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出版者:Prentice Hall PTR

作者:C. Siva Ram Murthy

出品人:

页数:880

译者:

出版时间:2004-06-03

价格:USD 110.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780131470231

丛书系列:

图书标签:

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具体描述

Practical design and performance solutions for every ad hoc wireless network Ad Hoc Wireless Networks comprise mobile devices that use wireless transmission for communication. They can be set up anywhere and any time because they eliminate the complexities of infrastructure setup and central administration-and they have enormous commercial and military potential. Now, there's a book that addresses every major issue related to their design and performance. Ad Hoc Wireless Networks: Architectures and Protocols presents state-of-the-art techniques and solutions, and supports them with easy-to-understand examples. The book starts off with the fundamentals of wireless networking (wireless PANs, LANs, MANs, WANs, and wireless Internet) and goes on to address such current topics as Wi-Fi networks, optical wireless networks, and hybrid wireless architectures. Coverage includes: * Medium access control, routing, multicasting, and transport protocols * QoS provisioning, energy management, security, multihop pricing, and much more * In-depth discussion of wireless sensor networks and ultra wideband technology * More than 200 examples and end-of-chapter problems Ad Hoc Wireless Networks is an invaluable resource for every network engineer, technical manager, and researcher designing or building ad hoc wireless networks.

好的，这是一本关于高级量子信息处理与拓扑编码的专著的详细简介，该书内容与“Ad Hoc Wireless Networks”完全无关。 --- 高级量子信息处理与拓扑编码：从理论基石到容错系统构建作者： [此处留空，模拟学术专著的风格] 出版社： [此处留空，模拟学术专著的风格] ISBN： [此处留空，模拟学术专著的风格] 内容简介本书是一部面向高年级研究生、科研人员以及资深工程师的深度技术专著，聚焦于当前计算物理和信息科学前沿——量子信息处理的理论框架构建、核心算法设计以及实现高容错性量子计算所需的拓扑编码技术。本书旨在系统性地梳理从基础量子力学原理到复杂量子纠错码（QECC）的构建与应用的全链条知识体系，为读者提供坚实的理论基础和前沿的工程视野。全书共分为五大部分，共计二十章，内容组织遵循从基础理论到复杂实现的递进逻辑。 --- 第一部分：量子信息基础与计算模型重构 (Chapters 1-4) 本部分首先为读者奠定必要的数学和物理基础，并介绍量子计算的独有范式。第一章：希尔伯特空间与量子态的描述深入探讨复向量空间、张量积的数学结构在描述多粒子系统中的应用。着重分析了密度矩阵、冯·诺依依曼熵在刻画纯态与混合态中的作用，并引入了量子态的几何表示方法，如布洛赫球的推广（多比特Bloch球面）。第二章：量子动力学与演化算符详细阐述了薛定谔方程、海森堡绘景以及李亚诺夫群在描述开放量子系统演化中的地位。重点解析了量子操作的李群结构，并介绍了求解非马尔可夫过程（如量子退相干）的Lindblad方程的精确解法与数值方法。第三章：通用量子计算模型：电路与Adiabatic 系统对比了基于通用量子门的电路模型（如Deutsch-Jozsa、Shor算法的门级实现）与绝热量子计算（AQC）模型。对AQC的能量间隙分析、复杂度边界给出了严格的证明，并讨论了其在特定优化问题上的潜力与局限。第四章：量子测量理论的深度剖析超越标准的投影测量，本章深入研究了弱测量、反事实关联测量以及后选择测量（Post-selection）。重点讨论了测量在波函数坍缩中的非局域性问题，以及如何利用弱测量对量子态进行无损或低破坏性的信息提取。 --- 第二部分：关键量子算法与复杂度分析 (Chapters 5-8) 本部分聚焦于驱动量子计算革命的核心算法，并对其相对于经典计算的加速潜力进行严格的复杂度论证。第五章：Shor算法的代数基础与实现挑战详尽剖析了Shor算法中关键的周期查找子程序（Quantum Phase Estimation, QPE）。通过费马小定理和欧拉定理的视角，构建QPE的门电路优化路径，并探讨了在有限精度下模幂运算的误差传播机制。第六章：Grover算法的几何优化与变体从几何优化（迭代反射操作）的角度重新审视Grover搜索算法。介绍了振幅放大技术在处理非均匀概率分布下的推广形式（如Grover-Durr算法），并分析了其在数据库检索和NP问题近似求解中的实际性能边界。第七章：变分量子本征求解器（VQE）作为NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代的核心工具，本章深入剖析VQE的混合量子-经典迭代循环。重点讨论了Ansatz（波函数试探形式）的选择、能量期望值的精确计算方法（如Pauli基展开）以及避免“Barren Plateaus”（平坦梯度问题）的现代策略。第八章：量子模拟与哈密顿量工程探讨如何利用量子计算机模拟难以处理的物理系统，如费米子系统和强关联电子模型。详细介绍了Trotter-Suzuki分解方法，并对比了更精确的Taylor展开近似和Chebychev多项式近似在模拟动力学演化中的效率差异。 --- 第三部分：量子误差的本质与编码理论 (Chapters 9-12) 这是全书的核心技术部分，集中讨论如何利用冗余信息对抗环境噪声，是容错量子计算（FTQC）的基石。第九章：噪声模型与退相干分析全面分类描述了主要的量子噪声模型：比特翻转（Bit-Flip）、相位翻转（Phase-Flip）以及综合的随机错误模型。引入了CPTP（Completely Positive Trace-Preserving）映射来精确描述开放系统的演化，并讨论了有效哈密顿量方法在分析长时间退相干中的应用。第十章：经典信息论与量子纠错码的桥梁从经典的海明（Hamming）界和Shannon容量的视角出发，引出量子信道容量的概念。重点阐述了不可克隆定理（No-Cloning Theorem）如何对量子纠错提出根本性挑战，并引入了互信息（Mutual Information）在量化纠错能力中的作用。第十一章：Stabilizer Codes的代数结构系统介绍了Stabilizer码（稳定子码）的数学框架。详细推导了生成子（Generators）、校验子（Check Operators）和错误空间（Error Space）的定义。以Shor码（9-qubit code）和Steane码（7-qubit code）为例，展示了Syndrome测量与错误恢复的完整流程。第十二章：拓扑编码的几何起源：表面码（Surface Code）本书的重点之一。深入分析了表面码的二维网格结构、其哈密顿量及其局部相互作用特性。详细解释了如何通过提取Syndrome来定位并修复由相邻缺陷引起的错误。讨论了表面码的临界噪声阈值（Threshold）的理论估计及其在不同几何形状（如环形、带状）上的性能差异。 --- 第四部分：容错计算的构建与实现路径 (Chapters 13-17) 本部分将理论编码转化为实际的容错操作序列，探讨如何进行高阶逻辑门的实现。第十三章：逻辑门的编码与实现阐述了如何使用Stabilizer码实现非平凡的单比特逻辑门（如Hadamard、T门）。重点分析了$ ext{T}$门作为非Clifford门的实现难度，并引入了“扭曲”（Twirling）操作来提升Clifford门的纠错能力。第十四章：基于拓扑码的逻辑门操作专注于表面码上的逻辑操作。详述了“边界操作”（Boundary Operations）如拉伸与收缩在逻辑比特初始化和测量中的作用。深入解析了“编码面移动”（Code Path Routing）技术，这是实现长距离纠缠和逻辑门序列的关键。第十五章：逻辑门复合：Tofolli门的容错构造详细推导了如何利用“融合”（Fusion）和“奇点”（Defect）的移动来构建逻辑$ ext{Tofolli}$门。本章提供了实现通用量子计算所需的最小逻辑操作集，并探讨了在不同拓扑编码（如Toric Code, Color Code）下实现逻辑$ ext{Tofolli}$门的效率比较。第十六章：容错架构：级联与分层编码讨论了超越单层纠错码的宏大架构。介绍了级联编码（如Spins-on-Edges）如何结合不同类型的码来提升整体容错阈值，并阐述了分层纠错体系（Hierarchical Error Correction）在处理物理缺陷密度差异时的优势。第十七章：代码转换与高效解码算法引入了高效解码器作为FTQC实时运行的关键。详细介绍了用于表面码的最小权重完美匹配（Minimum Weight Perfect Matching, MWPM）解码算法的原理和优化，并对比了基于神经网络（Neural Network-based）和信念传播（Belief Propagation）的解码方法在实时性能和理论精确性上的权衡。 --- 第五部分：物理平台与未来展望 (Chapters 18-20) 最后一部分将理论与当前的实验物理平台相结合，展望未来的研究方向。第十八章：超导电路与量子比特的噪声工程分析了基于Transmon和Flux Qubit的系统如何产生特定的噪声特征（如$ ext{T1/T2}$退相干、读出误差）。讨论了如何将拓扑编码的理论模型映射到实际的耦合结构和能量子化水平上。第十九章：离子阱、中性原子与光子系统中的编码优势对比了离子阱系统（高保真度操作）、中性原子阵列（高可扩展性）以及线性光学量子计算（LOQC）在实现拓扑编码方面的独特挑战与机遇。重点分析了LOQC中测量诱导非局域操作的实现可能性。第二十章：面向大规模容错系统的挑战与开放问题总结了从NISQ到FTQC过渡中的核心瓶颈，包括逻辑比特的开销、解码延迟、热激发错误以及跨芯片纠错的需求。提出了当前量子信息科学领域亟待解决的几个前沿开放性问题，为后续研究提供指引。 --- 本书特色：深度与广度兼顾：不仅详述了表面码这类主流技术，也深入探讨了Color Codes、Hyperbolic Codes等更先进的拓扑结构。严谨的数学推导：大量篇幅用于展示量子信息的代数、群论和几何基础，避免了对结论的简单陈述。工程视野：将理论模型紧密结合到实际的噪声模型和解码算法设计中，体现了从理论到实现的技术闭环。本书是从事量子计算、量子物理、信息安全及高性能计算领域研究人员的必备参考资料。