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出版者:机械工业

作者:熊壮

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2007-1

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787111204060

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 程序设计
• 编程入门
• 计算机科学
• 教材
• 算法
• 数据结构
• 基础教程
• 经典教材
• 理工科

图书名称：量子计算与信息论基础 简介 《量子计算与信息论基础》是一部深度聚焦于前沿交叉学科的专业著作，旨在为读者构建一个坚实且系统的理论框架，理解量子世界如何彻底改变我们处理信息和解决复杂计算问题的范式。本书并非关于传统编程语言或经典算法的介绍，而是深入探索了量子力学的基本原理如何被应用于信息科学的核心领域。 全书结构与内容详述： 本书分为五个核心部分，循序渐进地引导读者从物理学基础迈向信息处理的前沿应用。 --- 第一部分：量子力学与信息载体的数学描述（约300字） 本部分是全书的基石，重点在于建立理解量子现象所必需的数学工具，并将其与信息科学的概念进行映射。 核心内容包括： 1. 线性代数回顾与扩展： 详细阐述复数向量空间、希尔伯特空间的概念及其在量子态描述中的作用。矩阵乘法、本征值与本征向量在描述算符和测量过程中的应用。 2. 量子态的表示： 狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的全面介绍与规范使用。单量子比特（Qubit）的几何表示——布洛赫球（Bloch Sphere）的深度解析，以及多量子比特系统的张量积结构。 3. 量子力学基本公设： 系统的阐述薛定谔方程（时间演化）、测量的概率解释（波函数坍缩）以及量子态的叠加原理。 4. 密度矩阵与混合态： 引入密度算符来描述不可完全制备的物理系统或子系统，讨论其在处理开放量子系统问题时的重要性，例如计算纯度与混杂度。 本书侧重于从信息角度理解这些物理概念，而非深入推导复杂的物理实验细节。 --- 第二部分：量子信息处理的基本操作与门（约350字） 此部分将理论概念转化为实际的信息操作单元——量子门，这是构建任何量子算法的基础构件。 核心内容包括： 1. 单比特量子门： 详细分析泡利门（X, Y, Z）、哈达玛门（H）的矩阵形式、几何旋转意义及其对布洛赫球的影响。重点探讨Hadamard门如何产生叠加态。 2. 多比特量子门： 深入研究受控非门（CNOT）、受控-Z门（CZ）等双比特纠缠操作。解释这些门在构建复杂逻辑电路中的核心地位。 3. 通用量子门集： 证明只需少量基本门（如H, CNOT，以及某个三比特门）即可逼近任意酉变换（即实现任意量子计算），探讨Solovay-Kitaev定理的意义。 4. 量子电路的构建与模拟： 介绍如何将一系列量子门串联起来形成量子线路图，并初步介绍经典计算机对小型量子线路进行模拟的方法与挑战（如维数灾难）。 5. 量子不可克隆定理： 严格证明无法完美复制任意未知量子态的物理限制，阐释其对信息安全和量子计算的深远影响。 --- 第三部分：量子纠缠：资源与度量（约300字） 纠缠态是量子计算区别于经典计算的最核心特征。本部分专注于这一奇特现象的数学刻画与量化。 核心内容包括： 1. 纠缠态的定义与识别： 区分可分离态（Product States）与纠缠态。介绍贝尔态（Bell States）作为最大纠缠态的基准。 2. 纠缠的量化指标： 探讨如何量化纠缠的“程度”。重点分析纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠度（Concurrence）等关键度量工具，以及它们与冯·诺依依曼熵的关系。 3. 纠缠的制备与操纵： 讨论如何通过局部操作和经典通信（LOCC）无法完全销毁纠缠，以及量子隐形传态（Quantum Teleportation）作为利用纠缠进行信息传输的范例。 4. 纠缠与计算能力： 阐释为什么纠缠是加速量子计算（如Shor算法）所必需的资源，而不仅仅是叠加态的简单延伸。 --- 第四部分：信息论的量子化（约350字） 本部分将经典信息论的深刻见解，提升到量子信息的层面，探讨信息极限和容量。 核心内容包括： 1. 经典信息论回顾： 简要回顾香农熵（Shannon Entropy）及其在数据压缩和信道容量中的作用。 2. 冯·诺依曼熵： 将经典熵推广到量子系统，定义冯·诺依曼熵，并解释其在衡量量子态不确定性方面的物理意义。 3. 互信息与量子互信息： 定义经典互信息和量子互信息，探讨二者在揭示系统间关联性方面的差异，以及量子互信息可能出现的负值现象及其物理诠释。 4. 量子信道容量： 介绍量子信道（Quantum Channel）的概念，讨论霍尔兹-班德罗姆定理（Holevo-Bandit Theorem），即利用量子态可以实现的信道容量上限（量子信道容量）。 5. 噪声与退相干： 描述量子信息在真实环境中面临的主要挑战——退相干（Decoherence），并介绍CPTP（Completely Positive Trace-Preserving）映射如何模型化噪声过程。 --- 第五部分：关键量子算法的概念框架（约200字） 本部分提供对现有划时代量子算法的宏观理解，侧重于它们利用了哪些量子特性来实现加速，而非详细的编程实现。 核心内容包括： 1. 计算模型的统一： 介绍量子图灵机（Quantum Turing Machine）和量子电路模型，论证其计算能力是等价的。 2. 振幅放大（Amplitude Amplification）： 深入解析Grover搜索算法的核心机制，即如何通过迭代操作，相干地增加目标解的概率幅度，实现平方加速。 3. 相位估计（Phase Estimation）： 作为许多复杂算法（如Shor算法）的通用子程序，详细解释如何从周期函数中提取相位信息。 4. Shor算法的原理概述： 解释Shor算法如何利用量子傅里叶变换（QFT）和相位估计，在多项式时间内解决大数因子分解问题，并强调其对现有公钥加密体系的潜在威胁。 --- 目标读者： 本书面向具有扎实数学基础（线性代数、微积分）和对信息科学有浓厚兴趣的研究生、高年级本科生以及希望转型至量子计算领域的工程师和科研人员。本书不依赖任何特定的编程语言知识，而是专注于量子计算的理论基础、数学工具和信息学原理。

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我是一名有着一定编程基础但 C语言 方面知识比较薄弱的程序员，这次阅读《C语言程序设计》纯粹是为了查漏补缺，没想到却带来了意想不到的收获。这本书的结构设计非常合理，每一章节都紧密相连，但又相对独立，我可以通过自己感兴趣的部分入手，快速找到需要的内容。书中对 C语言 的一些核心概念，比如文件操作、预处理指令等，讲解得非常到位，补充了我之前的一些知识盲区。我尤其喜欢书中提供的很多“陷阱”和“易错点”的提示，这些都是在实际开发中非常容易遇到的问题，提前了解并掌握了解决方法，可以大大提高开发效率，避免不必要的错误。而且，这本书的语言风格非常简洁明了，没有过多的术语堆砌，阅读起来非常顺畅。对于我这样希望快速提升 C语言 水平的人来说，这本书无疑提供了一个高效的学习路径。它让我感觉自己像是在与一位经验丰富的导师对话，他总能精准地指出我的不足，并提供有效的解决方案。

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我是一名在校大学生，为了完成课程项目，我急需一本能够快速上手 C语言 的教材。在浏览了众多书籍后，《C语言程序设计》以其独特的视角和深入浅出的讲解方式吸引了我。这本书给我最大的感受就是它的“实用性”。它并没有过多地纠缠于 C语言 的某些理论细节，而是直接切入重点，教授如何利用 C语言 解决实际问题。书中大量的项目实战，比如一个简单的文本编辑器，一个基础的图书管理系统，让我能够学以致用，将理论知识转化为实际能力。作者在讲解这些项目时，思路非常清晰，一步步引导读者完成代码的编写和调试，让我深刻理解了程序的开发流程。而且，这本书的排版也非常精美，图文并茂，阅读起来一点也不枯燥。我尤其喜欢书中关于算法和数据结构的讲解，虽然不是非常深入，但已经足够帮助我理解基本的逻辑，并为我今后的进阶学习打下了坚实的基础。对于那些和我一样，希望在短时间内掌握 C语言 并能应用于实际开发的学习者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。它让我看到了 C语言 的强大之处，也让我对未来的编程学习充满了信心。

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这本书真的太棒了！作为一名完全没有接触过编程的新手，我之前一直对 C语言 感到非常畏惧，觉得它晦涩难懂，充满了各种我不理解的符号和逻辑。但当我拿到这本《C语言程序设计》时，我的担忧瞬间烟消云散了。作者的讲解方式非常平易近人，从最基础的概念讲起，比如什么是变量，什么是数据类型，都用非常形象的比喻来解释，让我一下子就抓住了要点。最让我惊喜的是，每一章的后面都配有大量的例题，而且这些例题的难度循序渐进，从简单的“Hello, World!”到稍微复杂的判断和循环，让我能够立刻动手实践，巩固所学。书中的代码示例清晰明了，注释也很详细，就算我一开始看不太懂，也能通过注释来理解每一行代码的作用。而且，这本书不仅仅是讲解语法，更注重培养我的编程思维，让我理解程序是如何一步步工作的。比如，在讲解函数的时候，它不仅仅是告诉你如何定义和调用函数，还强调了函数的作用，如何让代码更加模块化和易于维护。读这本书的过程中，我感觉自己就像在跟一位经验丰富的朋友学习，他总是能在我迷茫的时候给予我最及时的帮助和引导。我真心推荐给所有想要学习 C语言 的朋友，尤其是那些和我一样，觉得编程遥不可及的初学者。

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坦白说，我之前对 C语言 的印象就是“难学”、“枯燥”，充满了各种指针和内存地址，让我望而却步。直到我偶然翻阅了这本《C语言程序设计》，我的想法彻底改变了。这本书的作者绝对是一位 C语言 的“魔术师”，他用一种近乎艺术的方式，将 C语言 的世界展现得淋漓尽致。开篇并没有急于讲解复杂的语法，而是从 C语言 在计算机科学中的地位和重要性入手，让我对这门语言产生了浓厚的兴趣。书中的每一段代码都仿佛在诉说着一个故事，每一个算法的讲解都伴随着精彩的图示，让我能够直观地理解程序的运行逻辑。我特别喜欢书中对一些经典算法的讲解，比如排序和查找，作者不仅给出了 C语言 的实现，还对它们的优缺点进行了分析，让我能够从中学习到如何选择和设计高效的算法。这本书不仅仅是一本 C语言 的教程，更是一本关于计算机思维的启蒙书。它让我看到了 C语言 的逻辑美和优雅，让我爱上了 C语言 ，甚至爱上了编程本身。

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作为一名已经工作多年的软件开发人员，虽然我接触过不少编程语言，但 C语言 始终是我心中一个略显“古老”但又不可或缺的存在。《C语言程序设计》这本书，意外地给了我很多新的启发。我一直认为 C语言 只是停留在基础教学层面，但这本书却从一个全新的角度，重新审视了 C语言 的精髓。它并没有回避 C语言 的一些“难点”，比如指针和内存管理，但作者的处理方式却非常巧妙，通过生动形象的比喻和由浅入深的讲解，将这些看似复杂的概念变得易于理解。我特别欣赏书中对“底层”逻辑的剖析，让我们能够真正理解 C语言 和计算机硬件之间的联系，这对于深入理解程序运行机制非常有帮助。书中还穿插了一些 C语言 的历史和发展，以及它在现代软件开发中的应用场景，这让我对 C语言 有了更深刻的认识，不再仅仅将其视为一门“基础语言”。对于我这样的有一定编程基础的人来说，这本书就像是一次 C语言 的“重塑”，让我重新认识了它的魅力和价值。

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