Polymer Research Developments pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Bregg, Robert K. (EDT)

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9781594547423

丛书系列:

图书标签:

• Polymer Science
• Polymer Chemistry
• Materials Science
• Polymer Physics
• Polymer Engineering
• Macromolecules
• Polymer Synthesis
• Polymer Characterization
• Polymer Processing
• Advanced Materials

好的，这里是一份针对假设的图书《Polymer Research Developments》的图书简介，内容详实，不含该书相关信息，且力求自然流畅。 《量子计算的前沿：理论突破与应用展望》 内容简介 在信息技术飞速发展的今天，经典计算的瓶颈日益凸显，尤其是在处理复杂模拟、优化问题以及密码学安全等领域。量子计算作为一种全新的范式，正以前所未有的速度重塑着我们对计算能力的认知。本书《量子计算的前沿：理论突破与应用展望》深入剖析了这一颠覆性技术的核心原理、最新的理论进展以及其在未来产业中的广阔应用前景。 本书旨在为物理学、计算机科学、信息工程以及对未来技术抱有浓厚兴趣的研究人员、工程师和高阶学生提供一份全面且深入的指南。它不仅系统梳理了量子力学的基本概念如何转化为可操作的计算模型，更聚焦于当前研究热点，探讨了实现通用量子计算机所面临的实际挑战与创新性解决方案。 第一部分：量子计算的理论基石 本书首先构建了坚实的理论基础。详细阐述了量子力学的核心原理——叠加态（Superposition）和量子纠缠（Entanglement）——如何作为量子比特（Qubit）的独特资源。我们摒弃了过于简化的类比，转而深入探讨了量子态空间（Hilbert Space）的数学结构，并用严谨的数学工具定义了量子门（Quantum Gates）及其在单比特和多比特系统中的作用。 重点章节涵盖了量子计算的数学框架。我们详细介绍了量子电路模型（Quantum Circuit Model），包括泡利矩阵、Hadamard门、CNOT门等基本量子逻辑操作的实现及其对量子态演化的影响。此外，本书对量子信息论的基础概念进行了细致的讲解，包括量子信道容量、量子隐形传态（Quantum Teleportation）的原理，以及量子信息处理中的不可克隆定理（No-Cloning Theorem）。 第二部分：核心算法与复杂性理论 理论的价值最终体现在算法的突破上。本书用大量的篇幅，对几个里程碑式的量子算法进行了深入剖析。 秀尔算法（Shor's Algorithm） 的章节，不仅解释了其在因子分解上的指数级加速，更详细推导了量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）在其中起到的关键作用，并讨论了该算法对现有公钥加密体系（如RSA）构成的直接威胁。 格罗弗算法（Grover's Algorithm） 则被放在无序数据库搜索的背景下进行讨论。我们不仅展示了其平方级的加速优势，还对其振幅放大机制进行了详细的可视化和数学解析，对比了经典搜索策略的局限性。 更进一步，本书拓展至当前研究的热门领域，如 变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE） 和 量子近似优化算法（Quantum Approximate Optimization Algorithm, QAOA）。这些混合量子-经典算法被视为当前噪声中等规模量子（NISQ）设备实现实际应用的最有希望的路径。我们详细探讨了它们在分子能量计算、材料科学模拟以及组合优化问题中的应用潜力，并分析了参数优化的迭代过程和局限性。 在计算复杂性方面，本书对量子复杂性类别（如BQP）进行了严格的定义，并将其与经典复杂性类别（P, NP, PSPACE）进行对比，探讨了量子计算是否真的能解决所有“困难”问题，以及它在可证性能上的本质区别。 第三部分：硬件实现与工程挑战 量子计算的飞跃不仅依赖于算法的创新，更依赖于稳定、可扩展的物理实现平台。本书系统地回顾了当前主流的量子硬件技术路线，并对其工程挑战进行了客观评估。 超导电路（Superconducting Circuits）： 作为目前集成度最高的技术路径，本书详细介绍了Transmon Qubit的设计原理、微波脉冲控制技术以及相干时间（Coherence Time）优化的关键策略。同时，对串扰效应（Crosstalk）和如何实现高保真度的多量子比特门操作进行了深入分析。 离子阱（Trapped Ions）： 重点讨论了基于激光冷却和精确控制的离子运动状态来实现量子信息存储的优势。我们分析了离子阱在全连通性（All-to-all connectivity）方面的优越性，并探讨了如何通过Shuttling技术扩展量子比特数量。 此外，本书还对拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）、中性原子阵列（Neutral Atom Arrays）以及半导体量子点（Quantum Dots）等新兴技术路线进行了综述，比较了它们各自的优缺点以及在纠错能力方面的潜力。 第四部分：量子纠错与容错计算 实现大规模、通用量子计算机的根本障碍在于量子态的脆弱性——退相干（Decoherence）和噪声。本书将大量的精力投入到量子纠错码（Quantum Error Correction Codes, QECC）的研究上。 详细介绍了 表面码（Surface Code） 的拓扑结构、稳定子测量过程以及其近乎完美的容错阈值。我们解释了逻辑量子比特（Logical Qubit）是如何通过编码多个物理量子比特来保护信息的，以及如何有效地进行错误检测和校正，这是迈向容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC）的必经之路。书中还包含了对Shor码、Steane码等经典纠错方案的比较性分析。 第五部分：跨学科应用展望 本书的最后部分聚焦于量子计算对关键行业带来的革命性影响。 化学与材料科学： 深入探讨了量子模拟如何精确预测复杂分子的基态能量和反应路径，远超经典计算的限制，特别是在新药研发和高效催化剂设计中的应用。 金融建模： 分析了量子计算在期权定价、风险分析以及投资组合优化中的潜力，特别是基于VQE的蒙特卡洛模拟加速。 机器学习（Quantum Machine Learning, QML）： 介绍了量子支持向量机（QSVM）、量子神经网络（QNN）的基本结构，以及量子提升（Quantum Boosting）算法，讨论了数据编码和特征映射的挑战。 密码学安全： 在讨论了秀尔算法的威胁后，本书还展望了后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的研究进展，包括基于格（Lattice-based）和基于哈希（Hash-based）的抗量子攻击标准。 《量子计算的前沿：理论突破与应用展望》不仅是一本学术专著，更是一份描绘未来计算蓝图的路线图。它要求读者具备扎实的线性代数和基础物理知识，但其详尽的推导和前瞻性的视野，必将激励新一代科学家和工程师投身于这场计算科学的深刻变革之中。

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