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出版者:Ligatt Pub

作者:Evans, Gregory Donte'

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2003-10

价格:$ 14.63

装帧:Pap

isbn号码:9780974561127

丛书系列:

图书标签:

• Laptop Security
• Cybersecurity
• Data Protection
• Privacy
• Mobile Security
• IT Security
• Computer Security
• Security Awareness
• Best Practices
• Digital Security

深入探索：量子信息与未来计算的基石 本书旨在为对信息科学的底层原理和前沿发展抱有浓厚兴趣的读者，提供一个全面而深入的视角，探讨信息如何在物理世界中被编码、传输和处理，尤其侧重于量子力学的革命性影响。我们避开表面化的技术介绍，转而深入探究信息论在经典物理框架下的局限性，并系统性地引入量子信息论的基本公设、核心概念及其在计算、通信和传感领域的颠覆性潜力。 第一部分：经典信息学的回顾与局限 在进入量子领域之前，我们首先对信息学的奠基者——香农的信息论——进行一次精细的重审。这不仅仅是回顾熵和信道容量的经典定义，而是着重于信息物理极限的探讨。 1.1 物理学对信息存储的约束： 我们将分析Landauer原理的深层含义，即信息擦除与热力学第二定律的不可分割的联系。讨论在纳米尺度和极低能耗下，经典比特的物理实现所面临的根本性挑战，例如热噪声、退相干的不可避免性，以及如何通过更精妙的编码和解码策略来逼近理论极限。 1.2 信息的度量与不可压缩性： 深入剖析Kolmogorov复杂度作为衡量一个对象信息含量的终极标准，并讨论其不可计算性对实际应用（如数据压缩和模式识别）的深远影响。这部分将为后续引入量子纠缠这一非经典的、更丰富的关联性打下理论基础。 第二部分：量子力学的数学框架与信息载体 本部分将严格构建量子信息论的数学基础，确保读者对描述量子系统的希尔伯特空间、算符和态矢量有清晰的理解。 2.1 希尔伯特空间与量子态的表述： 详细介绍狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的代数结构，阐释量子态的叠加原理如何从根本上区别于经典概率。着重分析有限维希尔伯特空间（如二维的量子比特$mathbb{C}^2$）的结构，并将其推广到更高维度的系统。 2.2 量子测量的本质与非定域性： 深入探讨冯·诺依曼的测量理论。我们将区分波函数坍缩的本体论解释和操作性解释，并重点分析测量如何不可避免地引入概率性，以及这种概率性是如何被编码到量子态的概率幅中的。 2.3 量子比特（Qubit）：超越0与1的边界： 对量子比特进行详尽的几何解释，使用布洛赫球（Bloch Sphere）来直观展示量子比特可以存在的无限连续状态空间，以及它们与经典比特的根本区别。讨论如何使用泡利矩阵来描述对量子比特的操作，这构成了量子计算的核心代数工具。 第三部分：量子信息的核心资源：纠缠与非定域性 纠缠（Entanglement）是量子信息区别于经典信息的“硬通货”。本部分将全面揭示其性质、量化方法及其在信息处理中的关键作用。 3.1 纠缠的定义、生成与判据： 从数学上定义可分离态与纠缠态。我们将花费大量篇幅讨论贝尔态（Bell States）作为最大纠缠态的特殊地位。引入纠缠的度量，如纠缠熵（Entanglement Entropy）和纠缠值（Concurrence），它们量化了系统间关联的强度。 3.2 贝尔不等式的物理意义与非定域性： 详细分析EPR悖论的背景，并深入剖析贝尔不等式（如CHSH不等式）的构建及其被实验违反的意义。重点阐释“非定域性”并非意味着超光速信息传输，而是系统整体性质的内在关联，这彻底颠覆了我们对实在性的经典认知。 3.3 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 剖析隐形传态的完整协议，说明它是如何利用预先共享的纠缠和经典通信来转移一个未知量子态的过程。强调这一过程在量子网络构建中的核心地位。 第四部分：量子计算的范式转变 本部分将从理论高度阐述量子计算机的工作原理，聚焦于量子算法如何实现对经典计算的加速（Speedup），而不是简单的替代。 4.1 量子逻辑门与通用性： 介绍构成量子电路的基本单元：如Hadamard门（创造叠加）、相位门（引入相对相位）以及受控非门（CNOT）。证明集合 ${H, T, CNOT}$ 或 ${H, CNOT, ext{Phase Flip}}$ 构成了通用量子门集，能够模拟任何酉变换。 4.2 量子算法的加速机制： 详细分析Shor算法和Grover算法背后的核心思想。Shor算法如何利用量子傅里叶变换（QFT）进行周期查找，从而在因式分解问题上实现指数加速；Grover算法如何利用振幅放大技术在无序数据库搜索中实现平方加速。分析这些加速的信息学来源——即如何通过量子并行性（Superposition）和干涉（Interference）来“相消”错误路径并“增强”正确路径的概率幅。 4.3 量子计算的挑战与局限： 讨论退相干（Decoherence）和错误修正（Error Correction）是当前实现大规模量子计算的两大核心难题。介绍量子错误修正码（如表面码）的基本原理，以及它们如何通过将逻辑信息分布在多个物理比特上来抵抗噪声。 第五部分：量子信息技术的未来展望 最后，本书将目光投向量子信息技术在现实世界中的应用前沿。 5.1 量子密码学与安全通信： 重点介绍BB84协议作为量子密钥分发（QKD）的基石，阐释其如何利用量子力学原理（如不可克隆定理）来保证密钥交换的绝对安全性，从而抵抗未来计算能力的增强。 5.2 量子模拟与材料科学： 探讨量子计算机在模拟复杂量子系统（如分子结构、高能物理过程）方面的独特优势，指出这是经典计算机永远无法企及的领域。 5.3 开放性问题与研究前沿： 讨论目前量子信息理论中尚未完全解决的问题，例如对量子霸权（Quantum Supremacy）的更严格定义、全息原理（Holographic Principle）在信息论中的潜在角色，以及热力学与引力的交叉领域中信息扮演的角色。 本书要求读者具备扎实的线性代数基础，旨在为有志于投身量子信息、物理学或计算机科学前沿研究的学者提供一个坚实的、富有洞察力的理论参考框架。全书内容紧密围绕信息的物理本质、量子态的复杂性以及利用这些复杂性构建下一代信息处理系统的能力展开。

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这本书最让我印象深刻的地方在于它对“软件供应链安全”的关注，这一点在很多面向普通用户的安全指南中是很少被提及的。作者展现了惊人的行业洞察力，将那些隐藏在软件更新背后的潜在风险清晰地揭示出来。比如，它详细分析了第三方插件和浏览器扩展程序是如何成为安全漏洞的温床，并且提供了一套非常实用的“最小权限原则”实施手册，指导读者如何审视和精简自己电脑上安装的每一个应用。此外，书中对于“物联网设备的安全隐患”的论述也相当深刻。它不仅仅是警告我们智能家居设备可能被黑，而是进一步剖析了这些设备固件更新机制的薄弱环节，并提供了如何设置隔离网络来保护主工作环境的进阶技巧。文字的语气非常沉稳，带着一种专家的自信，但又不失对初学者友好的耐心，阅读过程就像是接受一位顶级安全顾问的私人辅导，令人信服。

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坦白讲，我一开始对市面上大多数安全书籍都抱持着一种“又是一堆重复信息”的怀疑态度，但这本书完全颠覆了我的预期。它的结构设计非常巧妙，采用了“威胁-对策-实践”的循环模式，确保读者在了解风险的同时，能够立即获得可操作的解决方案。我尤其欣赏它对“数据加密”这个核心议题的处理方式。它没有仅仅停留在告诉我们“应该加密”，而是花了大量的篇幅去比较不同加密工具的优缺点，以及如何在不同的操作系统（无论是Windows、macOS还是Linux的某个小众发行版）上实现无缝集成。书中关于“安全备份策略”的那一章，简直是教科书级别的指南。它清晰地划分了热备份、冷备份和异地备份的适用场景，并且用图表的形式展示了数据恢复流程，这对于我这种需要处理大量敏感项目文件的自由职业者来说，提供了无价的指导。读完这一部分，我立刻着手调整了自己的备份方案，感觉心里踏实多了。这本书的深度和广度，绝对超越了同类入门读物的水平。

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这本书给我的整体感觉是“全面而又极度聚焦”。它没有试图涵盖网络安全的方方面面，而是紧紧围绕“个人笔记本电脑”这一核心载体，进行了深度的挖掘和优化。我非常赞赏它对“数据销毁”这一环节的重视。很多安全书写到备份就戛然而止了，但这本书花了整整一章来教你如何进行安全擦除，无论是传统的机械硬盘还是新兴的固态硬盘，都有对应的专业方法论介绍。特别是对SSD TRIM命令和安全擦除指令的解释，非常专业且实用，这对于打算转卖或报废设备的人来说至关重要。此外，书中关于“安全启动链（Secure Boot Chain）”的介绍，虽然技术性稍强，但作者通过流程图的方式，将其简化成了几个关键的检查点，让人明白了电脑开机时到底发生了什么，哪些环节可能被恶意软件劫持。阅读这本书，就像是给自己的电脑做了一次彻底的、深层次的“体检和强化训练”，让人对自己的数字财产拥有了前所未有的掌控感。

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我必须承认，我是一个对技术细节感到恐惧的人，但阅读这本书的过程却出奇地轻松愉快。作者似乎有一种魔力，能把最复杂的技术概念用最平实的语言描绘出来。我特别喜欢它关于“系统权限与用户账户分离”的章节。书中用一个生动的比喻，把管理员权限比作进入“银行金库的钥匙”，而普通用户权限只是“大厅的通行证”，这个比喻让我瞬间理解了为什么不应该总是用管理员身份运行日常程序。这种教学方法的艺术性极高。再者，书中对“移动安全”的探讨也十分有前瞻性，不仅仅关注手机丢失后的数据保护，更深入地谈到了生物识别技术的局限性和“中间人攻击”在公共Wi-Fi环境下的变种。它提供的防御措施，都不是那种让你体验感极差的复杂设置，而是通过一系列简单的习惯养成就能达成的效果。这是一本真正意义上做到了“安全与易用性平衡”的典范之作。

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这本关于“笔记本电脑安全”的书读起来真是让人耳目一新。作者的笔触非常轻快，完全没有那种枯燥的技术手册味儿。我特别喜欢它那种直击要害的叙事风格，比如开篇对“物理丢失”风险的描述，简直像是在给我们身边的一个老朋友敲响警钟。书里没有堆砌晦涩难懂的专业术语，而是用了很多贴近日常生活的例子来阐释复杂的安全概念。比如，当谈到密码管理时，作者没有仅仅停留在“设置复杂密码”的层面，而是深入探讨了如何利用记忆宫殿法构建一组既安全又便于记忆的密码系统，这一点对我这个经常健忘的人来说简直是福音。而且，书中对“钓鱼攻击”的解析部分非常到位，它不仅教你识别邮件中的可疑链接，还细致地分析了攻击者心理学的应用，让人读完后对网络诈骗有了更深层次的理解和防范意识。总的来说，它成功地将一个原本令人头疼的技术话题，变成了一场引人入胜的知识探索之旅，读起来完全没有压力，收获却非常实际和巨大。

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