Quantum Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:CRC Press

作者:Mikio Nakahara

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2008-3-11

价格:USD 98.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780750309837

丛书系列:

图书标签:

• 量子计算
• 量子信息
• 计算机
• 物理
• maths
• 量子计算
• 量子信息
• 量子力学
• 计算科学
• 计算机科学
• 物理学
• 算法
• 新兴技术
• 未来科技
• 信息技术

《量子计算》—— 探索计算的未来疆域 想象一个世界，我们能够模拟复杂的分子相互作用，从而以前所未有的效率设计新药和新材料；我们能够破解当前最安全的加密算法，建立起全新的、无法被窥探的信息传输机制；我们能够以惊人的速度解决那些对经典计算机而言如同天渊之别、穷其一生也无法企及的优化难题。这并非科幻小说中的情节，而是量子计算正在逐步描绘的未来图景。 《量子计算》一书，并非对量子计算技术本身的枯燥罗列，也不是对深奥物理原理的晦涩解读。它是一次深入的探索，一次关于计算范式革命的生动旅程。本书旨在为读者打开一扇通往量子世界的大门，让他们理解这个新兴领域的核心思想、潜力、挑战以及它可能为我们的世界带来的颠覆性变革。 第一章：经典计算的极限与量子之光的曙光 在深入量子计算之前，我们必须首先理解经典计算的基石——比特。经典计算机以比特作为信息的基本单位，每个比特只能处于0或1这两种确定的状态之一。所有复杂的计算，都建立在这简单的二进制逻辑之上。然而，随着科学技术的飞速发展，我们遇到的许多问题，如模拟量子系统、解决大规模组合优化问题、以及破解某些复杂的密码学难题，都对经典计算机提出了严峻的挑战。在这些领域，问题的规模每增长一倍，所需的计算资源可能呈指数级增长，使得经典计算的效率变得捉襟见肘。 本书的开篇，将带领读者回顾经典计算的发展历程，审视其成功的辉煌，同时也深刻剖析其内在的局限性。我们将通过生动形象的例子，展示那些“难倒”经典计算机的问题，激发读者对更强大计算能力的渴望。正是在这样的背景下，量子力学中那些看似反直觉的奇妙现象，为我们提供了突破经典计算极限的希望。量子计算，正是基于这些量子力学原理，构建一种全新的计算模式。 第二章：量子比特的魔力——叠加与纠缠 量子计算与经典计算最本质的区别，在于其基本信息单位——量子比特，也就是qubit。与只能取0或1的经典比特不同，量子比特可以同时处于0和1的叠加状态。这种叠加性，就好比一个硬币在空中旋转，在落地之前，它同时包含了正面和反面的可能性。更令人惊叹的是，多个量子比特之间还可以产生“纠缠”。纠缠是一种奇特的关联，无论两个量子比特相距多远，它们的状态都是相互关联的，测量其中一个的状态，会瞬间影响到另一个的状态。 本书将用深入浅出的方式，解释量子比特的叠加和纠缠这两个核心概念。我们将借助类比和可视化图示，帮助读者直观地理解这些抽象的物理现象，并阐述它们如何为量子计算机带来超越经典计算机的计算能力。叠加性使得量子计算机在处理某些问题时，能够同时探索大量的可能性，而纠缠性则能够实现更加复杂的协同计算。 第三章：量子算法的艺术——加速计算的秘密武器 有了量子比特，我们还需要精妙的“量子算法”来驾驭它们，从而实现计算的飞跃。本书将重点介绍几类具有代表性的量子算法，揭示它们如何在量子世界中展现出惊人的威力。 Shor算法：这是量子计算领域最著名的算法之一，能够以远超经典算法的效率分解大数。这意味着，一旦大规模的量子计算机得以实现，现有的许多公钥加密体系将面临被破解的危险。我们将详细解释Shor算法的原理，并探讨其对网络安全和密码学领域带来的深刻影响。 Grover算法：对于无序数据库的搜索问题，Grover算法也能提供平方级别的加速。虽然不如Shor算法那样具有颠覆性，但它在许多优化和搜索相关的应用中具有广泛的潜力。本书将剖析Grover算法的工作机制，并展示其在不同场景下的应用前景。 量子模拟算法：量子计算机最自然的应用之一便是模拟其他量子系统。由于经典计算机在模拟量子系统时会遇到指数级的计算瓶颈，量子计算机能够以更高的效率完成这项任务。我们将探讨量子模拟在化学、材料科学、药物研发等领域的巨大价值。 本书不会停留在算法的表面，而是会尝试解释这些算法之所以能够高效运行的根本原因，即它们如何巧妙地利用了量子叠加和纠缠的特性。 第四章：构建量子计算机——技术挑战与前沿进展 理论上的强大终究需要技术的支撑来实现。建造一台能够运行复杂量子算法的量子计算机，是一个极其艰巨的工程挑战。量子比特对环境干扰极为敏感，微小的噪声都可能导致计算出错。因此，如何稳定地维护量子比特的状态，如何精确地控制它们，以及如何将大量的量子比特集成起来，是当前量子计算领域面临的主要技术难题。 本书将带领读者了解当前主流的量子计算硬件实现技术，包括： 超导量子比特：利用超导电路实现量子比特，是目前发展最快的技术路线之一，许多领先的量子计算公司都在采用这一技术。 离子阱量子比特：通过激光捕获和操纵带电离子作为量子比特，具有极高的相干性和操作精度。 光量子计算：利用光子作为量子比特，在信息传输方面具有优势，但实现大规模纠缠和逻辑门仍然面临挑战。 拓扑量子计算：一种更为理论化的方法，旨在通过特殊的物理编码来抵抗噪声，提供更强的容错能力。 我们将介绍这些技术的优势与劣势，以及当前在提高量子比特数量、降低错误率、延长相干时间等方面的最新进展，让读者对量子计算机的实际建造过程有一个宏观的认识。 第五章：量子计算的应用前景——重塑未来产业格局 量子计算并非只是一个纯粹的学术研究课题，它拥有改变我们社会方方面面的巨大潜力。本书将重点探讨量子计算在各个领域的潜在应用： 新药研发与材料设计：模拟分子和材料的量子行为，能够帮助科学家以前所未有的精度设计出具有特定功能的新药和新材料，加速药物发现过程，并创造出高性能的新材料。 金融建模与优化：复杂的金融市场分析、风险评估、投资组合优化等问题，都可以通过量子算法获得更快的解决方案，从而提升金融行业的效率和竞争力。 人工智能与机器学习：量子机器学习有望在模式识别、数据分析、模型训练等方面带来突破，催生更强大、更智能的人工智能。 密码学与信息安全：尽管Shor算法对现有加密体系构成威胁，但量子计算也催生了“后量子密码学”的研究，旨在设计能够抵抗量子计算机攻击的加密算法，从而保障未来的信息安全。 物流与供应链优化：解决大规模的组合优化问题，如路线规划、资源调度等，能够显著提升物流和供应链的效率，降低成本。 本书将通过具体的案例分析，阐述量子计算是如何通过解决这些“硬骨头”问题，来重塑未来的产业格局，为社会创造新的价值。 第六章：量子计算的挑战与机遇——迈向普适计算的未来 尽管量子计算的前景激动人心，但我们必须清醒地认识到，当前我们仍处于量子计算发展的早期阶段。我们正面临着“噪声中型量子”（NISQ）设备时代的挑战，这些设备在量子比特数量和错误率方面都存在诸多限制。如何充分利用这些有限能力的设备，开发出真正有用的“量子优势”应用，是当前研究的重点。 同时，本书也将探讨量子计算的伦理、社会和经济影响。例如，对现有加密体系的潜在威胁，以及量子计算可能加剧的数字鸿沟等问题。 然而，挑战与机遇并存。量子计算的每一次技术突破，都可能带来巨大的飞跃。本书的最后一章，将着眼于量子计算的未来发展趋势，展望普适性量子计算机的诞生，以及它将如何与经典计算协同工作，共同构建更加强大的计算生态系统。 《量子计算》是一本面向所有对未来计算充满好奇心的读者的书。无论您是技术爱好者、科学家、工程师，还是仅仅对未来科技发展感到兴趣的普通读者，本书都将为您提供一个全面、深刻且引人入胜的视角，帮助您理解并迎接这场即将到来的计算革命。它将带您领略量子世界的奇妙，理解量子计算的强大潜力，并思考它将如何塑造我们未来的生活。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，就像是在攀登一座知识的高峰，每爬升一个平台，眼前的景色就开阔一分，但同时也能感受到更高处空气的稀薄和挑战的艰巨。我特别欣赏作者处理“容错量子计算”这一前沿难题时的坦诚态度。他没有回避当前技术面临的巨大噪声和退相干挑战，反而将其视为驱动创新的核心动力。书中详述了几种主要的纠错码——比如表面码（Surface Codes）的构建逻辑和其对物理比特要求的量化分析——展示了作者扎实的工程背景。与我之前读过的几本侧重于纯数学推导的量子力学教材不同，这本书非常注重实际硬件架构的限制与可能性。作者对超导环路、离子阱以及拓扑量子计算这几种主流技术路径的优缺点进行了细致入微的对比，分析了它们各自在实现高保真度门操作上的瓶颈。这种脚踏实地的分析，使得这本书的实用价值大大提升，它不仅仅是描绘一个美好的愿景，更是指导工程师和研究人员如何在当前的物理约束下，一步步逼近那个目标。读完这些章节，我感觉自己对量子计算的“工程化”进程有了更为清醒和成熟的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，也体现出一种对读者的尊重。那些复杂的张量网络图、电路图和物理示意图，无一不是精心绘制，线条清晰，标注准确，这在处理多维度的量子态时起到了至关重要的辅助作用。我注意到，作者在解释**量子密码学**，特别是量子密钥分发（QKD）的原理时，非常注重安全性证明的严谨性。他没有仅仅停留在BB84协议的表层描述，而是深入到了信息论层面对其不可窃听性的数学证明。这种对细节的执着追求，使得这本书不仅仅是知识的传递，更是一种专业素养的培养。更难能可贵的是，作者在最后几章对量子计算的伦理和社会影响进行了前瞻性的探讨，他提出了关于算法偏见、数据隐私以及超级计算能力集中化的潜在风险。这种将技术发展与社会责任紧密结合的写作方式，让这本书的格局一下子打开了，它不再仅仅是一本关于“如何构建量子计算机”的书，而是一本关于“我们应该如何运用量子计算”的深度思考录。

评分☆☆☆☆☆

翻开《量子计算》这本书，我立刻被作者那种深邃的洞察力和清晰的逻辑结构所吸引。它并非一本简单的科普读物，更像是一份精心绘制的蓝图，带领读者穿越传统计算的边界，深入到量子世界那令人心驰神往的领域。书中对量子比特（Qubit）的介绍，简直是教科书级别的典范，它没有停留在晦涩的数学公式堆砌，而是巧妙地运用类比和生动的实例，将叠加态和纠缠这两个核心概念阐释得淋漓尽致。我记得有一章专门讨论了量子电路的设计，作者对于如何将抽象的量子门操作转化为实际的物理实现路径，进行了详尽的论述，这种从理论到实践的无缝衔接，极大地增强了我的理解深度。特别是对于Shor算法和Grover算法的剖析，作者没有满足于给出结论，而是花了大量篇幅追溯了它们诞生的思想脉络，这种对“为什么”的深究，远比单纯知道“是什么”要来得更有价值。读完这部分，我感觉自己仿佛站在了通往未来计算的十字路口，对那尚未完全解锁的巨大潜力充满了敬畏与期待。这本书的行文风格是严谨中带着一种哲学思辨的美感，让人在学习硬核知识的同时，也不禁沉思计算本质的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏和语言运用，充满了古典的韵味和学术的厚重感，但读起来却丝毫不觉沉闷，这得益于作者高超的结构组织能力。全书的逻辑递进层次分明，从基础的线性代数回顾开始，逐步引入量子力学的基本公设，然后构建到量子信息论的核心框架，最后才迈入具体的计算模型和应用。这种由浅入深的组织方式，极大地照顾了不同背景的读者。尤其让我印象深刻的是，作者在介绍量子傅里叶变换（QFT）时，并没有直接跳到矩阵表达，而是先用了一种类比于经典FFT的思维方式来铺垫，这使得QFT的指数级加速优势显得尤为直观和有力。此外，本书对量子退火（Quantum Annealing）与通用量子计算（Gate-based QC）之间的关系也有独到的见解，它将两者置于一个更广阔的优化问题解决光谱中进行考察，而非简单地将其中一个视为另一个的替代品。整本书读下来，仿佛完成了一次系统的、全景式的思想洗礼，它教会了我如何用更“量子”的思维去审视和拆解复杂问题。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的难度是相当高的，它要求读者具备一定的数学基础，但其对概念的精炼阐释，无疑为那些愿意投入精力的读者提供了无与伦比的回报。作者在阐述**量子机器学习**前沿领域时，采取了一种批判性的视角。他不仅详细介绍了量子支持向量机（QSVM）和量子神经网络（QNN）的理论框架，更严肃地讨论了“量子优势”在这些特定应用场景下是否真的存在，以及所谓的“量子霸权”在实际商业价值上的局限性。这种不盲目乐观、实事求是的态度，让我对那些充斥着夸大宣传的行业噪音保持了警惕。书中对于哈密顿量模拟的章节尤为精彩，它深入探讨了如何利用量子计算机模拟复杂的分子结构和材料特性，这部分内容不仅学术性强，更蕴含着对未来药物研发和新能源探索的深远影响。作者在每一个关键转折点上，都会适当地插入一些历史脚注，交代某项重要发现的背景，这使得冰冷的理论拥有了人性的温度，让我看到了科学发展史上的曲折与坚持。

评分☆☆☆☆☆

这本十分适合入门，里面推导和讲解都十分好理解。量子计算入门十分好的参考读物，知识铺垫的比较好，相对于Nielsen & Chuang的那本量子计算和量子信息好入门。

评分☆☆☆☆☆

入坑好物 比Nielsen & Chuang更适合初学

评分☆☆☆☆☆

这本十分适合入门，里面推导和讲解都十分好理解。量子计算入门十分好的参考读物，知识铺垫的比较好，相对于Nielsen & Chuang的那本量子计算和量子信息好入门。

评分☆☆☆☆☆

这本十分适合入门，里面推导和讲解都十分好理解。量子计算入门十分好的参考读物，知识铺垫的比较好，相对于Nielsen & Chuang的那本量子计算和量子信息好入门。

评分☆☆☆☆☆

这本十分适合入门，里面推导和讲解都十分好理解。量子计算入门十分好的参考读物，知识铺垫的比较好，相对于Nielsen & Chuang的那本量子计算和量子信息好入门。