Mobile Agents in Networking and Distributed Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Cao, Jiannong/ Das, Sajal K.

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2012-7

价格:$ 90.34

装帧:HRD

isbn号码:9780471751601

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一本关于量子纠缠与高维拓扑在新型通信协议中的应用的图书简介。 --- 量子纠缠与高维拓扑在新型通信协议中的应用 书籍简介 本书深入探讨了量子力学的前沿概念——特别是量子纠缠（Quantum Entanglement）与高维拓扑结构（High-Dimensional Topology）——如何被系统性地整合进下一代通信网络的设计与实现中。随着传统信息技术面临的物理极限日益凸显，本著作旨在为研究人员、系统架构师和高级工程师提供一套跨越物理学、数学和计算机科学的综合框架，用以构建更安全、更高效、更具韧性的分布式计算与通信系统。 本书的核心论点在于，将信息载体从传统的比特（Bit）提升到量子态（Qubit）和拓扑保护态（Topologically Protected States），是实现突破性通信性能的关键。我们不再仅仅关注如何优化现有网络协议栈的延迟和带宽，而是从信息本身的存在形式和内在结构入手，重新定义信息传输的物理基础。 第一部分：量子纠缠的几何与信息论基础 本部分首先为读者建立坚实的理论基础，重点关注纠缠的非定域性（Non-locality）及其在信息论中的深刻含义。 1. 纠缠的度量与几何表征： 我们详细解析了冯·诺依曼熵、纠缠熵（Entanglement Entropy）以及纠缠见证（Entanglement Witness）等核心指标。关键在于，本书引入了纠缠流形（Entanglement Manifolds）的概念，将多体系统的纠缠态视为高维希尔伯特空间中的特定几何结构。通过黎曼几何的工具，我们能够量化不同纠缠态之间的“距离”和“可操作性”，这直接关系到量子密钥分发（QKD）的安全边界和量子隐形传态（Quantum Teleportation）的保真度。 2. 非定域性与超光速信息（Superluminal Signalling）的悖论： 虽然爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）悖论揭示了量子力学的完备性问题，但本章严格论证了诺·通信定理（No-Communication Theorem）的数学严格性。我们将重点分析贝尔不等式（Bell Inequalities）被违反的程度，并将其映射到通信信道的容量限制上。此处的讨论超越了简单的“不能超光速通信”，而是深入探讨了如何利用纠缠的关联性来预先共享随机性，从而实现超越经典随机数的安全基石。 3. 量子纠错码（QECC）与拓扑码（Topological Codes）的融合： 经典纠错码（如汉明码）主要应对信道噪声，而QECC必须处理退相干（Decoherence）。本书将重点介绍表面码（Surface Codes）和张量网络（Tensor Networks）作为实现容错量子计算和通信的物理载体。我们将探讨如何利用这些编码结构，将信息编码到具有内在拓扑保护的自由度上，使得局部噪声无法轻易破坏全局信息。 第二部分：高维拓扑在网络拓扑构建中的应用 本部分将视角从微观的量子态转移到宏观的网络结构层面，探讨拓扑学如何为分布式系统提供无与伦比的鲁棒性。 1. 持续同调（Persistent Homology）与网络韧性分析： 传统的图论仅关注节点和边的连接性。我们引入持久同调（Persistent Homology），将通信网络视为一个动态变化的拓扑空间。通过分析不同尺度下的“洞”（Betti Numbers）的生成与消失，我们可以精确地识别网络的关键瓶颈、脆弱的环路以及最有效的冗余路径。这使得网络设计不再依赖于启发式算法，而是基于对网络拓扑特征的精确拓扑数据分析（TDA）。 2. 代数拓扑与路由算法： 本书探讨了如何利用同伦群（Homotopy Groups）来设计路径发现协议。在具有复杂连通性（如环面、环面或更复杂的流形）的网络中，简单的最短路径算法可能陷入局部最优。通过理解信息的“绕行”能力（即路径的拓扑性质），我们开发了基于纤维丛（Fiber Bundles）理论的路由算法，确保数据包能够在复杂多层网络中，即使面对节点故障，也能找到拓扑上等价的备用路径。 3. 扭结理论（Knot Theory）与信息流的锁定： 一个极具创新性的章节是关于扭结理论在信息锁定和数据完整性验证中的应用。我们提出一种机制，将关键控制信息或高价值数据流的路径编码为特定拓扑结构（如特定类型的环形或链状拓扑）。只有具备对应“解开”算法（或具备特定拓扑密钥）的接收方，才能成功解析这些信息。这提供了一种与加密/签名技术正交的结构性完整性保证。 第三部分：集成框架：拓扑量子网络协议 最后一部分将前两部分的理论成果融会贯通，构建未来通信协议的蓝图。 1. 拓扑增强的量子中继器（Topologically Enhanced Quantum Repeaters）： 长距离量子通信的主要障碍是信号衰减和退相干。本书详细阐述了如何设计基于拓扑码保护的量子存储单元，并将其嵌入到量子中继器的纠缠交换（Entanglement Swapping）过程中。这里的关键在于，我们利用局部拓扑结构来延迟退相干过程的发生，从而延长了成功建立长程纠缠链路的时间窗口。 2. 自愈合（Self-Healing）分布式共识机制： 在分布式计算环境中，达成一致是基础。我们将拓扑不变量（Topological Invariants）作为共识状态的度量。当网络发生局部故障时，系统并非重启共识过程，而是通过调整信息流的拓扑结构（例如，通过动态修改张量网络的连接权重），使其拓扑不变量保持不变或快速收敛到预期的拓扑类。这提供了一种前所未有的、基于几何约束的自愈合能力。 3. 拓扑随机性的生成与验证： 真正的安全依赖于不可预测的随机性。我们展示了如何利用拓扑异质性（Topological Heterogeneity）——例如，通过测量不同拓扑尺度上的信息散度——来生成与物理过程无关的、高度随机且可验证的“拓扑随机数”。这些随机数可用于生成量子密钥，从而保障了密钥分发的绝对安全性。 目标读者 本书面向高级研究生、理论物理学家、网络架构师以及对下一代计算和通信范式感兴趣的资深工程师。它要求读者具备扎实的线性代数、概率论基础，并对离散数学和基础量子力学有所了解。本书提供的方法论和数学工具，为构建超越摩尔定律和香农极限的下一代信息系统指明了方向。

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