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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Holtzman, Jack M. 编

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:1996-3

价格:$ 258.77

装帧:HRD

isbn号码:9780792396949

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 无线网络
• 信息网络
• 无线传感器网络
• 移动通信
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• 无线技术
• 物联网
• 5G
• 6G

《量子纠缠与时空几何的交织》 内容简介 本书深入探索了二十一世纪物理学最前沿的两个核心领域：量子信息理论中的量子纠缠现象，以及广义相对论所描述的时空几何结构。作者通过严谨的数学推导和精妙的物理洞察，构建了一个跨越宏观与微观的统一性框架，旨在揭示两者之间可能存在的深层联系。 第一部分：量子纠缠的精妙结构 本书首先对量子纠缠进行了全面而深入的剖析。我们不再局限于贝尔不等式的验证，而是转向对高维纠缠态（如GHZ态、W态及其推广形式）的代数结构进行细致的考察。 章节细述： 1.1 量子比特的张量积空间与可分离性判据： 详细阐述了多体量子系统的希尔伯特空间结构，并引入了密度矩阵的偏迹（partial trace）概念，用以量化纠缠的程度。重点分析了PPT（Positive Partial Transpose）判据在识别混合态纠缠方面的局限性与优势。 1.2 纠缠熵与信息量化： 引入冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）作为衡量双体系统纠缠强度的核心指标。探讨了纠缠熵在系统演化过程中的单调性、强次可加性等重要性质。我们特别关注了“多方子系统纠缠的结构（multipartite entanglement structures）”，例如“多对一（one-vs-many）”场景下的纠缠分配，并探讨了如何用“纠缠轮廓（entanglement profiles）”来描绘复杂量子态的空间分布。 1.3 纠缠的动态学： 研究了纠缠态在开放系统中的退相干（decoherence）过程。我们运用Lindblad主方程来描述量子系统与环境的相互作用，并提出了衡量“纠缠存活时间”的量化指标。重点讨论了在特定噪声模型下，纠缠如何从纯态退化为混合态，以及如何通过误差修正码（Error Correcting Codes）来抵抗这些噪声。 1.4 拓扑量子纠缠： 介绍了几种具有内在拓扑保护的量子态，如分数霍尔效应（Fractional Quantum Hall Effect）中的某些激发态。分析了拓扑序（Topological Order）如何使得局部操作无法破坏全局的纠缠特性，为构建容错量子计算奠定了理论基础。 第二部分：时空几何的微分几何基础 本部分回归到爱因斯坦场方程所描述的宏观宇宙结构，但侧重于其背后的数学语言——微分几何。我们将为读者建立一个扎实的数学框架，以便理解弯曲时空的拓扑与度量性质。 章节细述： 2.1 流形、张量与协变导数： 详细讲解了黎曼流形的基本概念，包括度规张量（Metric Tensor）、黎曼曲率张量（Riemann Curvature Tensor）以及舒克里兹符号（Christoffel Symbols）。我们强调了协变导数在弯曲空间中保持物理量形式不变性的关键作用。 2.2 爱因斯坦场方程的几何解释： 将爱因斯坦张量（Einstein Tensor）与能量动量张量（Stress-Energy Tensor）联系起来，深入剖析了场方程的内在含义：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。我们分析了若干经典解，如史瓦西解（Schwarzschild Solution）和克尔解（Kerr Solution）的几何特性，特别是视界（Event Horizon）的拓扑结构。 2.3 拓扑不变量与黑洞热力学： 探讨了庞加莱-希尔伯特（Poincaré-Hilbert）经典拓扑理论在广义相对论中的应用。重点讨论了霍金辐射的半经典理论，并引入了“黑洞熵”的概念，证明了其与事件视界面积的线性关系，这是连接信息与引力的早期线索。 第三部分：纠缠与几何的深度耦合 本书的核心论点在于，量子纠缠的结构可能并非仅仅是描述微观粒子关联的工具，它或许是构建乃至“编织”时空几何本身的“原材料”。本部分是全书最具创新性和推测性的部分，它将前两部分的内容融会贯通。 章节细述： 3.1 ER = EPR 猜想的数学形式化： 详细解读了马尔达西纳（Maldacena）和萨斯坎德（Susskind）提出的核心观点：爱因斯坦-罗森桥（虫洞）与量子纠缠在某种深层意义上是等价的。我们用数学语言描述了两个分离的黑洞，如果它们处于最大纠缠态，它们之间是否会通过一个非平凡的虫洞连接。 3.2 量子信息度量与时空曲率： 引入了“纠缠梯度”的概念，试图将其与时空的局部曲率联系起来。我们探讨了在AdS/CFT对偶（反德西特空间/共形场论对偶）框架下，CFT中纠缠熵的变化如何精确地对应于AdS空间中视界面积的变化。这表明纠缠几何是理解引力动力学的关键。 3.3 纠缠密度与时空建构： 提出了一个假想的理论模型，其中时空并非连续的背景，而是由无数相互纠缠的基本单元（如“量子砖块”）构成的离散结构。在这个模型中，时空的曲率（引力）源于局部纠缠密度（信息密度）的涨落。我们推导了在低曲率极限下，纠缠信息流如何渐近地收敛于经典的电磁场方程。 3.4 量子纠缠对时空拓扑的约束： 讨论了负能量（或负质量）在经典广义相对论中的奇异性，并将其与“负相关”的量子纠缠态联系起来。分析了在构建稳定虫洞结构时，维持特定纠缠结构的必要条件，即需要“奇异物质”——这在量子场论中通过卡西米尔效应得到了一些有限的验证。 结论与展望： 本书以对量子引力研究的最新进展为终点，总结了纠缠作为时空基本构建块的潜力。作者强调，只有当我们彻底理解量子信息如何在微观层面上组织时空结构时，我们才能真正实现对量子引力现象的完全描述。本书面向高年级本科生、研究生以及致力于理论物理和量子信息交叉领域研究的专业人士。它要求读者具备坚实的经典力学、电动力学、狭义相对论基础，并对高等数学（微分几何）有初步了解。

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这本书在语言表达上存在着一种奇特的冗余感，似乎每一个概念都需要用三倍于其实际所需长度的文字去解释，这极大地拖慢了阅读节奏。我发现自己不得不频繁地在不同章节之间跳跃，以试图拼凑出一个完整的技术图景。例如，关于异构网络（HetNets）的介绍部分，作者花费了大量篇幅去定义“宏基站”和“微基站”，但当真正讨论到这些不同层级网络间的干扰协调和负载均衡策略时，其提供的解决方案却显得过于理想化和抽象，完全脱离了实际部署中会遇到的功率、带宽、地理位置等一系列约束条件。我真正需要的是一套关于如何构建一个高效、自组织、并且能自动适应海量用户接入的无线骨干网的系统性思路，一个能将物理层优化与网络层策略有效耦合起来的通用框架。这本书提供的，更多的是对既有概念的细致描摹，而非对未来挑战的预判和应对。它给人一种强烈的印象：作者对理论的掌握炉火纯青，但对实际工程中的“脏活累活”——那些真正决定网络性能的关键细节——却显得力不从心或缺乏兴趣。最终，我把它放到了书架的角落，偶尔翻阅一下里面的几个数学公式，但指望它来指导我理解现代无线世界的复杂性，显然是不现实的。

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这本关于无线信息网络的书，坦率地说，给我的感觉更像是一部结构严谨的学术论文集，而非我期待中那种能引领潮流、面向未来的技术指南。从目录上看，它似乎将大量的篇幅投入到了对早期蜂窝系统理论的深度剖析中，比如对香农容量极限在特定信道模型下的数学推导，这部分内容着实晦涩难懂，即便是具备一定通信工程背景的我，也需要反复研读才能勉强跟上作者的思路。书中对MIMO技术和OFDM的基础原理阐述得颇为扎实，但遗憾的是，这些章节停留在对教科书知识的梳理上，缺乏对最新研究热点，例如毫米波通信（mmWave）的信道建模挑战，或是大规模MIMO系统中的预编码优化算法的深入探讨。阅读过程中，我不断寻找关于5G乃至6G网络切片、边缘计算与无线资源管理融合的实战案例或前沿观点，但这些期望大多落空了。全书的论述风格偏向于“是什么”和“为什么”，而非“如何做”，这使得它更适合作为研究生课程的参考教材，而不是供行业工程师快速了解和部署新技术的手册。总体来说，它在理论基础的夯实方面功不可没，但在追踪当前技术前沿的敏锐度上，稍显滞后。

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这本书的组织结构极其松散，章节之间的逻辑跳跃性非常大，读起来体验极差。上一章还在讨论信道衰落模型，下一章可能突然就跳到了一个完全不相关的、关于电磁兼容性的冗长讨论。我感觉作者像是把过去十几年里为不同会议撰写的零散论文强行缝合在了一起，缺乏一个统一、连贯的叙事主线来贯穿整个“无线信息网络”这一宏大主题。特别是关于网络安全的那一小节，简直是点到为止，只提到了几个名词，却没有任何关于物理层安全或认证协议的实质性讲解。如果说有什么亮点，那就是图示还算清晰，但即便是这些图表，很多也明显是过时的示意图，比如展示核心网架构的图，看起来像是2000年左右的拓扑结构。我买这本书是希望它能提供一个对未来十年无线网络演进的统一视图，一个能够串联起物理层、媒介访问控制层和网络层的综合性框架。然而，这本书更像是一本按字母顺序排列的技术词典，而非一本具有思想深度的技术专著。它没有给我带来任何“顿悟”的时刻，更像是一次疲惫的知识考古之旅。

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如果说市面上大多数无线网络书籍都在努力跟上技术迭代的速度，那么这本书则坚定地走在相反的方向上。它对网络功能虚拟化（NFV）的讨论浅尝辄止，仿佛只是在重复别人已经说过的话，而完全没有对虚拟化环境下资源调度的复杂性进行任何有价值的探讨。书中对“云计算与无线网络的结合”这一主题的处理尤其令人失望，它只是简单地提到了将部分计算任务迁移到云端，但对于如何保证这种迁移在保证实时性要求下的可靠性，缺乏任何深入的分析或模型建立。我期待能看到关于基于软件的无线电（SDR）在适应性网络中的应用前景，以及如何通过软件定义控制面来应对动态变化的无线环境。但这本书的视角，仍然牢牢地被传统的硬件中心主义所束缚。它固执地停留在对现有标准（比如老版本的IEEE 802.11或3GPP Release X）的细枝末节的阐述上，而对诸如超宽带（UWB）或可见光通信（VLC）等新兴的无线技术流派，则完全保持了沉默。阅读体验是枯燥且缺乏激励性的，它更像是一份详尽的、但已经过时的技术规格说明书的注释本。

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我花了整整一周时间来消化这本书里关于频谱效率和网络规划的章节，说实话，这本书的“深度”更像是钻进了牛角尖，而不是拓宽了视野。它对传统TDMA和CDMA系统的交织、功率控制算法的细节描述得淋漓尽致，仿佛作者对20年前的技术细节有着近乎偏执的热爱。但令人沮丧的是，对于当前无线网络面临的核心痛点——比如海量物联网设备的接入管理、低延迟超可靠通信（URLLC）的实现机制，以及如何应对日益严重的同频干扰，书中几乎没有给出令人信服的现代解决方案。我希望看到的是关于软件定义网络（SDN）在无线接入网中的应用，或是利用机器学习来动态调整波束赋形策略的案例分析，但这本书似乎完全避开了这些“时髦”的话题。它的语言风格非常古典，充斥着大量的希腊字母和复杂的积分符号，读起来像是在啃一本年代久远的经典著作。对于一个急需了解如何利用现有频谱资源提升用户体验的实践者来说，这本书的价值更偏向于历史回顾，而非未来指引。它似乎更关心如何从数学上证明一个已知的结论，而不是如何解决一个未知的工程难题。

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