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页数:261

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出版时间:2007-9

价格:26.00元

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isbn号码:9787811230444

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现代量子计算与信息科学前沿探索 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的现代量子计算与信息科学领域的导览。我们不再关注传统电子设备或经典网络架构的运维与管理，而是将视角投向物质世界最深层次的规律——量子力学的奇特现象，及其如何被巧妙地应用于信息处理的新范式。 第一部分：量子力学基础与信息载体 本部分将系统回顾支撑量子计算的物理学基础，确保读者建立起坚实的理论基石。我们不会讨论TCP/IP协议栈、路由配置或防火墙策略，而是聚焦于原子、光子以及亚原子粒子如何成为信息的载体。 第一章：从经典比特到量子比特（Qubit） 本章彻底摒弃了对0和1的二元化理解，详细阐述了量子比特的定义与特性。我们将深入探讨叠加态（Superposition）的概念，解释一个量子比特如何能同时处于多个状态的线性组合中。书中将用严谨的数学工具，如狄拉克符号（Bra-ket notation），来描述量子态的演化。我们会剖析量子态的几何表示，即布洛赫球（Bloch Sphere），并解释为何这种表示法能直观地揭示量子态的复杂性，这与传统电路图中对信号高低电平的描述有着本质的区别。 第二章：量子纠缠：超越定域实在性 纠缠（Entanglement）是量子信息科学的核心支柱之一，也是经典物理学无法企及的现象。本章将详细介绍贝尔态（Bell States）的构建与测量，阐释“鬼魅般的超距作用”在信息论上的意义。我们会运用信息熵的概念，对比经典关联与量子纠缠在信息量上的差异。例如，如何利用纠缠对实现量子隐形传态（Quantum Teleportation）的基本步骤，这与数据传输的经典编码方式截然不同。 第三章：量子噪声、退相干与量子误差修正 在经典计算中，噪声通常指信号衰减或干扰。但在量子领域，噪声的来源更为根本——退相干（Decoherence）。本章将深入分析环境对量子态的不可逆影响，解释为什么量子态如此脆弱。我们会介绍如何量化量子噪声，如使用密度矩阵（Density Matrix）来描述混合态。更重要的是，我们将探讨量子误差修正码（Quantum Error Correction Codes），例如Shor码或表面码（Surface Codes），它们的设计目标是保护信息免受环境扰动，而不是修复因线路老化或配置错误导致的错误。 第二部分：量子计算模型与算法核心 本部分将转向如何利用量子特性进行计算，介绍主要的量子计算架构和颠覆性的算法。这里不会涉及操作系统优化、网络安全审计或服务器性能调优，而是纯粹的计算理论与数学建模。 第四章：通用量子计算机模型 本书将重点介绍两种主流的计算模型：电路模型（Circuit Model）和绝热量子计算（Adiabatic Quantum Computing）。电路模型是当前主流的构建方向，本章将详细解析量子逻辑门（Quantum Gates）的矩阵表示，如Hadamard门、CNOT门、Toffoli门等，并解释它们如何构成复杂的量子线路，实现酉变换（Unitary Transformation）。我们还将讨论量子图灵机（Quantum Turing Machine）的理论框架。 第五章：颠覆性的量子算法 本章是本书的重点之一，展示量子计算在特定问题上的指数级加速潜力。我们将详细推导和分析： 1. Shor算法： 解释其如何利用量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）在多项式时间内破解基于大数因式分解的经典加密体系。 2. Grover搜索算法： 阐述其如何提供平方级的加速来解决无结构数据库的搜索问题，并分析其在Oracle设计上的数学技巧。 3. VQE与QAOA： 介绍变分量子本征求解器（VQE）和近似优化算法（QAOA）等在当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）设备上可行的混合算法范式，这些方法在模拟分子结构或解决组合优化问题上展现出巨大前景。 第六章：量子模拟与物理系统的建模 量子计算机在模拟其他量子系统方面具有天然优势。本章将探讨如何使用量子电路来精确模拟费米子系统（如化学反应）或磁性材料的行为。我们会讨论哈密顿量（Hamiltonian）的数字化表示，以及如何将连续时间的物理过程映射到离散的量子门操作上，这是计算物理学的前沿课题。 第三部分：新兴量子信息技术 本部分将目光投向量子技术的广阔应用前景，尤其是在信息传输和测量科学方面。 第七章：量子密码学：超越经典安全 本章深入探讨量子信息如何在根本上改变信息安全的面貌。我们将详细介绍量子密钥分发（QKD），特别是BB84协议的工作原理，解释为什么基于光子偏振态的密钥分发能抵抗任何计算能力的窃听者。我们也会对比量子安全算法（Post-Quantum Cryptography, PQC）的进展，例如格密码（Lattice-based Cryptography）等，这些是应对未来量子计算机威胁的经典对策。 第八章：量子测量与精密传感 量子系统对外界微小扰动的高度敏感性，使其成为下一代传感器的理想基础。本章将介绍量子精密测量（Quantum Metrology）的原理，例如如何利用纠缠态或压缩态光（Squeezed Light）来超越标准量子极限（SQL），实现对时间、磁场或重力加速度的超高精度测量。这与传统传感器维护和网络监控的范畴完全无关。 第九章：硬件实现路径与挑战 最后，本章审视当前实现通用量子计算机的物理平台。我们将比较超导电路（如Transmon Qubits）、离子阱（Trapped Ions）、拓扑量子计算（Topological Qubits）以及中性原子阵列等主要技术路线的优缺点、可扩展性瓶颈和相干时间限制。对每种平台的描述都将侧重于其物理操控机制和工程难度，而非传统IT基础设施的部署和管理。 总结： 本书为致力于投身于信息科学下一浪潮的研究人员、工程师和高级学生提供了一份必要的理论地图。它是一次深入的、跨越物理学和计算机科学边界的思维跃迁，专注于利用自然界最深层的规律来重塑计算的未来，而非优化现有的经典网络和系统维护流程。

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这本关于**《网络管理与维护》**的书籍，我是在一次公司技术升级培训时偶然接触到的。坦白说，初看书名，我以为它会是那种晦涩难懂、充满了枯燥命令行和协议栈定义的教科书。但实际翻阅下来，发现它的视角相当新颖。它没有将重点过多地放在理论模型的推导上，反而像是请了一位经验丰富的老工程师坐在你旁边，手把手地教你如何“救火”。我印象最深的是关于**大规模分布式系统负载均衡的章节**，作者用一种近乎故事化的方式，描绘了不同负载均衡算法（比如轮询、最少连接，甚至更复杂的基于地理位置的策略）在实际高并发场景下是如何相互制衡、取舍得失的。书中大量使用了企业实际部署的拓扑图和故障排查的案例分析，那种“在生产环境中，你必须在五分钟内恢复服务”的紧迫感，即便是通过文字也能真切地感受到。尤其值得称赞的是，它对**安全基线配置的讲解**非常细致，不只是罗列了防火墙规则，更深入剖析了“为什么”要这么配置，以及不同配置对业务性能可能带来的潜在影响，这种深度和广度让人受益匪浅，绝对不是一本可以轻易翻过的入门读物。

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从一个**侧重于流程规范和文档管理**的角度来看，这本书的结构组织非常严谨。它有一部分篇幅专门讨论了**运维流程的标准化和自动化脚本的模块化**设计。我欣赏作者对“可重复性”的执着追求，书中提出的许多维护操作，都强调了如何通过文档模板和版本控制来确保任何人在任何时间执行相同的操作都能得到预期的结果。例如，在描述配置变更管理时，它不仅仅是提供一个清单，而是详细讲解了如何构建一个包含回滚计划、影响分析报告和利益相关者沟通模板的完整变更包。这对于提升一个技术团队的成熟度和合规性至关重要。此外，它对**监控系统的选型和指标体系构建**的论述也极其到位，它明确区分了“告警”与“事件”，并提出了“黄金信号”（延迟、流量、错误、饱和度）的实践应用方法，极大地帮助我重新审视了我们现有的监控仪表盘的有效性。

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对于我这种偏向**数据中心和云计算运维**背景的人来说，我最看重的是**故障诊断和性能优化**的实用性。这本书中关于**数据包捕获和深度解析（Packet Deep Dive）**的讲解，简直是一部教科书级的“侦探指南”。它不仅教你怎么使用Wireshark或tcpdump，更关键的是，它教会了你“看什么”。比如，在处理TCP窗口滑动、零窗口问题或大量RST包时，作者提供的排查流程图清晰得令人拍案叫绝。他甚至详细解释了不同操作系统内核在处理网络I/O时的细微差异，这直接解释了为什么同一段应用代码在Linux和Windows服务器上表现出不同的延迟。我特别喜欢其中关于**存储网络（SAN/NAS）与IP网络融合**的讨论，它揭示了在超融合架构下，网络延迟如何直接转化为存储IOPS的损失，以及如何通过QoS策略进行隔离和保障。这本书的价值在于，它将网络、系统和存储三者视为一个整体来审视，而不是孤立地看待每一个组件。

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阅读这本书的过程，给我最深的感受是，作者似乎拥有**横跨数十年网络演进**的宏大视野。它没有拘泥于某一个厂商的特定设备或某一个特定版本的操作系统，而是从**网络设计的哲学层面**出发进行阐述。例如，在讨论路由协议时，它没有简单地罗列OSPF和BGP的参数，而是深入探讨了路由收敛速度与网络拓扑复杂度的数学关系，以及如何通过精巧的区域划分来平衡控制平面的负载。这种对底层原理的深刻洞察，使得书中的许多建议具有极强的**跨代际适用性**。即便是未来网络技术发生颠覆性变化，我相信其中关于故障隔离、资源利用率最大化以及系统韧性的基本原则依然会指导我们的工作。它成功地将一个技术工具书，提升到了一个**基础设施架构师的思考指南**的高度，非常耐人寻味，值得反复品读。

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我是一个对**前沿网络架构**非常好奇的读者，一直关注SDN和NFV的最新动态。因此，当我拿起这本书时，我首先跳过去查看了那些关于**软件定义网络（SDN）控制器选型和部署的最佳实践**的内容。令我略感意外的是，这本书对这些新兴技术的讨论，并非停留在概念介绍层面，而是极其务实地探讨了它们在传统网络环境中的兼容性挑战以及迁移路径的规划。作者并没有盲目推崇“一切皆软件化”，而是非常谨慎地分析了引入这些新技术的成本、学习曲线以及对现有运维团队技能要求的提升。书中有一个章节专门对比了OpenFlow、OpFlex以及Intent-Based Networking（意图网络）在不同行业（如金融和制造业）的应用案例，这种**基于场景的深度剖析**远超我预期的广度。它让我意识到，技术革新不是一蹴而就的，而是需要在现有稳定运行的体系上，小步快跑地进行验证和迭代。这本书对新兴技术的处理方式，充满了对现实约束的尊重，体现了作者深厚的实战经验。

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