Introduction to Quantum Computers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Gary D. Doolen

出品人:

页数:187

译者:

出版时间:1998-06

价格:288.00元

装帧:Hardcover

isbn号码:9789810234904

丛书系列:

图书标签:

• 量子计算机
• 量子类
• 计算机科学
• 量子计算
• 量子力学
• 计算机科学
• 量子信息
• 算法
• 物理学
• 编程
• 科普
• 技术
• 未来科技

电子世界的新疆域：量子计算的原理、应用与未来展望 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨量子计算这一颠覆性技术的基础理论、核心算法、硬件实现路径以及它在科学研究与产业界中的广泛应用前景。我们将从经典信息论的局限性出发，逐步过渡到量子力学的奇妙世界，揭示量子比特（Qubit）的强大潜力，并详尽阐述支撑未来量子计算机运行的关键物理学原理。 第一部分：跨越经典计算的界限——量子力学基石 本部分将为读者构建理解量子计算所需的物理学基础。我们不会仅仅停留在公式的罗列，而是力求用直观的方式解释那些看似反直觉的量子现象。 1. 量子力学的基本公设回顾： 我们将重温薛定谔方程的意义，探讨波函数在描述微观粒子状态中的核心作用。重点将放在量子态的叠加原理，解释粒子如何能同时处于多个可能状态的叠加态。这部分将清晰界定量子态与经典比特（0或1）的根本区别。 2. 核心量子现象的深入解析： 量子纠缠（Entanglement）： 这是量子计算能力的核心来源之一。我们将详细讨论贝尔态（Bell States）的构建与测量，阐释“鬼魅般的超距作用”的实际意义，以及纠缠态如何实现远超经典并行性的计算能力。 不确定性原理与量子测量： 探讨海森堡不确定性原理对信息获取的内在限制，以及测量行为如何导致量子态的塌缩（Collapse），这是理解量子算法设计中“概率性输出”的关键。 3. 量子信息单位的定义： 引入量子比特（Qubit）的概念，并介绍其数学表示——复数向量空间中的状态。我们将对比经典比特的确定性与量子比特的概率幅，为后续的酉矩阵（Unitary Matrix）操作打下基础。 第二部分：构建量子操作——量子门与电路设计 量子计算的“程序”是通过一系列可逆的、由酉矩阵表示的量子门序列来构建的。本部分专注于这些基本操作单元及其组合方式。 1. 单比特与多比特量子门： 单比特门： 详细介绍泡利门（X, Y, Z）、哈达玛门（Hadamard Gate）的作用。特别是哈达玛门，它是实现叠加态的关键，其在构建通用量子门集中的地位将被强调。 多比特门： 核心讲解受控非门（CNOT Gate）。CNOT是实现信息交互和产生纠缠的基石，我们将分析其如何在两个量子比特之间传递信息，并讨论如何利用CNOT与其他单比特门构造更复杂的逻辑操作。 2. 通用量子门集： 证明只需有限的一组量子门（如H, T, CNOT）就足以实现任何幺正变换，从而构建出通用的量子计算模型。 3. 量子电路与可逆计算： 讨论量子计算的本质是可逆的（酉变换的特性），以及这与经典计算中常用的不可逆逻辑门（如AND）之间的差异。我们将通过实例构建简单的量子逻辑电路，展示信息在量子路径上的演化过程。 第三部分：量子算法的魔力——加速计算的潜力 量子算法是真正展现量子计算优越性的地方。本部分将深入剖析几个里程碑式的算法，解释它们如何利用叠加态和干涉效应实现对特定问题的加速。 1. 量子并行性与相位估计： 介绍量子傅里叶变换（QFT）的原理。QFT是许多高效量子算法的核心子程序，其运算速度远超经典傅里叶变换。 2. 秀尔算法（Shor's Algorithm）的深度剖析： 详细讲解秀尔算法如何利用QFT和周期查找（Period Finding）来解决大数因式分解问题，并评估它对现代公钥加密体系（如RSA）的颠覆性影响。 3. 格罗弗搜索算法（Grover's Algorithm）： 分析Grover算法如何通过“振幅放大”技术，实现对无序数据库的平方级加速搜索。我们将用几何直观来解释其迭代过程，并讨论其实用限制。 4. 绝热量子计算（Adiabatic Quantum Computation）： 介绍另一种计算范式，它侧重于利用量子系统的基态演化来求解优化问题，并探讨其与电路模型的关系。 第四部分：迈向现实——硬件平台与工程挑战 理论上的可行性必须落实到具体的物理载体上。本部分将考察当前主流的量子计算机硬件实现方案，以及将量子计算从实验室推向实际应用所面临的严峻工程挑战。 1. 关键硬件平台综述： 超导电路（Superconducting Circuits）： 探讨基于约瑟夫森结（Josephson Junctions）的量子比特的设计、工作原理（如Transmon），及其在可扩展性方面的优势与低温环境（mK级别）的挑战。 离子阱（Trapped Ions）： 介绍利用激光束囚禁和冷却单个离子作为量子比特的方案，分析其高保真度的门操作性能，以及扩展到大规模阵列的困难。 其他新兴平台： 简要介绍拓扑量子比特、光量子计算（Photonic Quantum Computing）等前沿探索方向的独特优势与瓶颈。 2. 量子退相干（Decoherence）与错误修正： 这是实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation）的最大障碍。我们将详细探讨退相干的物理机制，并介绍量子错误修正码（Quantum Error Correction Codes，如表面码）的基本思想，解释如何通过编码冗余信息来保护脆弱的量子态。 3. 量子计算的近期应用场景（NISQ时代）： 在达到完全容错之前，当前存在噪声的中等规模量子（NISQ）设备仍有其价值。我们将重点介绍变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）等混合算法在化学模拟和组合优化问题中的初步探索。 结语：展望未来 本书最后将总结量子计算的当前发展阶段，探讨其在材料科学、药物发现、金融建模和人工智能等领域可能带来的长期变革，并勾勒出构建通用、可扩展、容错量子计算机的宏伟路线图。本书旨在激发读者对这一前沿科学领域的持续关注与深入学习。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它对“未来愿景”的描绘，而不是仅仅停留在现有技术的“照本宣科”。许多教材在讲解完基础算法后就戛然而止，但这本书却将目光投向了量子计算的更深层次——物理实现的可行性与挑战。它用了相当大的篇幅讨论了超导电路、离子阱以及拓扑量子计算等主流硬件平台的技术瓶颈和优势对比，这种宏观的战略视野，对于想要在量子领域长期发展的人来说，是极其宝贵的。作者的分析非常审慎，既不夸大其词，也不妄自菲薄，提供了一个非常平衡的视角来看待当前的“量子竞赛”。读完后，我感觉自己不仅掌握了量子计算的基本原理和核心算法，更对整个生态系统的发展趋势有了深刻的洞察力。这本书的价值在于，它不仅教会你如何“造”量子计算机，更教会你如何“思考”量子计算的未来走向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示是另一个亮点，通常技术书籍在这方面比较敷衍，但这本却有着出版社应有的水准。量子态的几何表示，例如布洛赫球（Bloch Sphere）的旋转操作，配上了高质量的矢量图，使得空间旋转的概念不再是模糊的想象。更重要的是，书中对复杂概念的讲解逻辑链条非常清晰，作者似乎非常懂得“留白”的艺术，不会在不重要的细节上过度纠缠，从而保证了阅读的流畅性。例如，在讨论量子信息论时，它对冯·诺依依曼熵的引入，既没有偏离主题，又恰到好处地提升了读者对“信息”在量子世界中全新定义的理解。这种对细节的精心打磨，使得阅读过程本身变成了一种享受，而不是一种煎熬。它不仅是一本知识的载体，更是一件精心制作的工艺品，值得在书架上占据重要的位置，随时可以取阅。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初对这类深度技术书籍总是抱有敬畏之心，总担心会陷入无休止的公式推导而迷失方向。然而，这本著作的结构设计简直太巧妙了。它没有一上来就用复杂的哈密顿量轰炸读者，而是先从计算复杂度的角度，巧妙地引入了量子计算的必要性和优势。这种“问题驱动”的教学方法，极大地激发了我继续阅读的动力。当我真正接触到量子门和量子线路图时，我发现作者已经铺垫好了所有必要的线性代数基础，没有让我感到任何突兀。尤其令我印象深刻的是，书中对于容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation）部分的讲解，非常详尽且具有前瞻性，它没有回避当前技术实现的巨大挑战，反而将这些挑战视为研究的焦点，这一点让这本书的视角显得非常成熟和客观。它更像是一位经验丰富的导师，在你攀登技术高峰的每一步都为你指明方向，在你感到气馁时给予你坚定的信心。对于希望从事量子纠错码或量子架构研究的专业人士来说，这本书提供了极为坚实的基础框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是量子计算领域的“圣经”！我作为一个对物理和计算机都有点研究的爱好者，一直在寻找一本既能深入浅出讲解核心概念，又能触及前沿技术动态的读物。这本书完美地满足了我的需求。它的叙述方式极其引人入胜，作者似乎拥有一种魔力，能将那些抽象、反直觉的量子力学原理，通过清晰的数学推导和生动的类比，转化成我们可以理解的图景。尤其是对量子比特（qubit）的特性，以及叠加态和纠缠态的解释，堪称教科书级别的范本。书中没有那种堆砌晦涩术语的倾向，而是循序渐进地引导读者进入更复杂的算法世界。读完前几章，我对量子霸权（Quantum Supremacy）的真正含义，以及 Shor 算法和 Grover 算法的底层逻辑有了豁然开朗的认识。它不是那种读完就束之高阁的参考书，而是那种会让你忍不住反复翻阅，每次都能发现新亮点的工具书。如果你想真正理解量子计算的“为什么”和“如何做”，而不是仅仅停留在“是什么”的层面，这本书绝对是你的不二之选。

评分☆☆☆☆☆

我是一个软件工程师，转行学习量子计算时，最大的障碍就是如何将抽象的物理概念映射到可操作的编程模型上。这本书在这方面做得非常出色，它不仅关注理论，更重视实践的桥梁。书中对于 Qiskit、Cirq 等主流量子编程框架的介绍虽然没有深入到 API 调用的层面，但它用清晰的伪代码和对特定量子算法（比如 VQE 或 QAOA）的结构化分解，让我立刻明白了如何在实际环境中构建和模拟量子程序。书中对于量子蒙特卡洛方法（Quantum Monte Carlo）和量子机器学习（QML）前沿的探讨，也展现了作者紧跟学术界脉搏的功力。阅读过程中，我经常停下来，在脑海中用自己熟悉的编程范式去重构作者描述的逻辑流程，这种互动式的学习体验，极大地提高了我的学习效率。它不是一本纯理论的专著，更像是一份面向未来开发者的路线图，指引我们如何将理论转化为下一代计算工具。

评分☆☆☆☆☆

我们学校一个俄国教授写的 上他的课感觉人很好

评分☆☆☆☆☆

我们学校一个俄国教授写的 上他的课感觉人很好

评分☆☆☆☆☆

我们学校一个俄国教授写的 上他的课感觉人很好

评分☆☆☆☆☆

我们学校一个俄国教授写的 上他的课感觉人很好

评分☆☆☆☆☆

我们学校一个俄国教授写的 上他的课感觉人很好