微光學與係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:楊國光,等

出品人:

頁數:414

译者:

出版時間:2008-3

價格:68.00元

裝幀:

isbn號碼:9787308058339

叢書系列:

圖書標籤:

• 研究生教材
• 微光學
• 光學係統
• 微型光學
• 光學設計
• 成像係統
• 光路設計
• 精密光學
• 微納光學
• 集成光學
• 光學工程

《量子糾纏與信息安全》 內容簡介： 本書深入探討瞭量子糾纏這一奇特的物理現象，並著重闡述瞭其在現代信息安全領域的革命性應用。我們從量子力學最基本、最深刻的原理齣發，逐步引導讀者理解量子糾纏的本質，以及為何它能夠成為構建下一代安全通信和計算係統的基石。 第一部分：量子糾纏的理論基石 我們首先將為您詳細介紹量子力學的核心概念，包括波粒二象性、疊加態和量子態的錶示。在此基礎上，我們將聚焦於量子糾纏的誕生。量子糾纏並非簡單的“心靈感應”或“超光速通信”，而是指兩個或多個粒子之間存在一種特殊的關聯，無論它們相距多遠，其中一個粒子的狀態改變會瞬間影響到其他粒子。我們將通過赫爾曼·剋勞澤（John Clauser）、阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）和安東·蔡林格（Anton Zeilinger）等先驅者的實驗，以及貝爾不等式的驗證，來揭示這種非局域關聯的深刻含義，並解釋它如何挑戰瞭我們對現實世界的經典直覺。 我們將詳細解析不同類型的量子糾纏，例如貝爾態（Bell states）的構成和性質，以及多粒子糾纏（multipartite entanglement）的復雜性。理解這些理論框架，是理解量子信息技術應用的前提。本書將避免使用過於晦澀的數學推導，而是通過清晰的物理圖像和類比，幫助讀者建立直觀的理解。我們還將探討糾纏的度量和錶徵方法，以及在實際實驗中産生和操縱糾纏的技術挑戰。 第二部分：量子糾纏在信息安全中的應用 量子糾纏最令人興奮的應用之一便是其在信息安全領域的潛力。傳統的信息加密算法，如RSA，其安全性依賴於大數分解的計算難度。然而，隨著量子計算機的發展，這些算法的安全性將受到嚴重威脅。本書將重點介紹基於量子糾纏的量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）技術。 我們將詳細闡述BB84協議、E91協議等經典的QKD協議。E91協議尤其巧妙地利用瞭量子糾纏的非局域性來保證密鑰的安全。當發送方和接收方通過共享的糾纏粒子對來生成密鑰時，任何試圖竊聽的行為都會不可避免地乾擾糾纏態，從而被雙方察覺。本書將深入分析QKD的安全原理，解釋為何這種方法能夠提供“信息論安全”（information-theoretic security），即其安全性不依賴於任何計算假設，而是源於量子力學的基本定律。 除瞭QKD，我們還將探討量子糾纏在其他信息安全領域的應用，例如量子安全多方計算（Quantum Secure Multi-Party Computation, QSMPC）。QSMPC允許多個參與者在不泄露各自隱私數據的前提下，共同進行計算。量子糾纏的應用可以增強QSMPC的安全性，使其能夠抵禦更高級彆的攻擊。 此外，本書還將涉及量子安全哈希函數（Quantum-Resistant Cryptographic Hash Functions）和後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography）。雖然這些不直接依賴於糾纏，但它們是應對量子計算威脅的重要組成部分，我們將在量子安全的大背景下進行介紹，以提供更全麵的視角。我們還將討論量子糾纏在量子水印（Quantum Watermarking）和量子認證（Quantum Authentication）等領域的潛在作用。 第三部分：實現與挑戰 理論的構建離不開實踐的支撐。本書的第三部分將審視當前實現量子糾纏及其應用的技術現狀。我們將介紹目前主流的量子糾纏産生和傳輸技術，包括使用糾纏光子對（entangled photon pairs）、囚禁離子（trapped ions）、超導電路（superconducting circuits）以及金剛石NV色心（diamond NV centers）等平颱。 您將瞭解到如何在實驗室環境中産生高品質的糾纏態，以及如何通過光縴或自由空間將糾纏信號傳輸到遠距離。我們還將探討量子存儲器（quantum memories）和量子中繼器（quantum repeaters）等關鍵技術，它們是實現大規模量子網絡和遠距離量子通信的基石。 然而，量子糾纏的實際應用並非一帆風順。本書也將坦誠地分析當前麵臨的技術挑戰，例如： 糾纏態的退相乾（decoherence）： 糾纏態對環境噪聲非常敏感，容易丟失其量子特性。 糾纏的産生效率和保真度（fidelity）： 高效率、高保真度的糾纏態産生是實現可靠量子通信的關鍵。 傳輸損耗： 在長距離傳輸中，量子信號會發生衰減，限製瞭量子通信的距離。 器件的集成和可擴展性（scalability）： 將量子器件集成到現有基礎設施中，並實現大規模部署，仍是巨大的工程挑戰。 安全性驗證的復雜性： 即使是理論上安全的協議，在實際實現中也可能存在漏洞，需要精密的安全性分析和驗證。 我們將討論這些挑戰的最新研究進展，以及科研人員正在探索的各種解決方案，例如糾錯碼（error-correcting codes）的應用。 第四部分：未來展望 量子糾纏不僅是信息安全的守護者，也是開啓全新計算範式的鑰匙。本書的最後部分將展望量子糾纏在量子計算領域的宏偉藍圖。我們將簡要介紹量子比特（qubits）的概念，以及如何利用糾纏和疊加態實現比經典計算機指數級強大的計算能力。 您將瞭解到量子糾纏在量子算法（quantum algorithms），如Shor算法（用於大數分解）和Grover算法（用於搜索）中的核心作用。這些算法的實現，將對密碼學、材料科學、藥物研發、金融建模等眾多領域産生顛覆性影響。 本書還將探討量子互聯網（quantum internet）的願景，一個能夠連接全球量子計算機和量子傳感器的網絡，它將開啓前所未有的分布式量子計算和超精確測量能力。 目標讀者： 本書麵嚮對量子力學、信息安全以及前沿科技有濃厚興趣的讀者。我們設想讀者可能包括： 計算機科學和信息安全專業的學生和研究人員： 瞭解量子計算和量子信息安全是未來發展的必然趨勢。 物理學專業的學生和研究人員： 對量子糾纏的深入探討以及其實際應用有更專業的認識。 對前沿技術充滿好奇的工程師、技術愛好者和決策者： 能夠把握量子技術帶來的機遇和挑戰。 密碼學專傢： 瞭解量子計算對現有加密體係的威脅，並探索量子安全的替代方案。 本書特色： 理論與實踐並重： 既深入講解量子糾纏的物理原理，也詳細介紹其在信息安全領域的實際應用和技術挑戰。 清晰易懂的闡述： 盡量避免艱澀的數學公式，通過豐富的類比和圖示，幫助讀者建立直觀的理解。 前瞻性視角： 不僅介紹當前的研究成果，也展望量子技術未來的發展方嚮。 全麵深入的分析： 涵蓋量子糾纏的理論基礎、應用場景、實現技術以及未來發展，提供一個全景式的瞭解。 通過閱讀《量子糾纏與信息安全》，您將對這一顛覆性的物理現象及其在構建更安全、更強大未來中所扮演的關鍵角色，獲得深刻的理解。這不僅僅是一本關於科學的著作，更是一扇通往未來信息時代的大門。

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拿到這本書時，我原本是抱著學習基礎光學概念的期望，但很快發現它探討的層次要深刻得多，簡直像是一部高精尖的“工具書”。作者在介紹光波導耦閤效率的優化算法時，引用的案例幾乎都是近五年內發錶的頂級期刊成果，這使得內容保持瞭極高的時效性。尤其是在描述**集成光子芯片**的製造公差對器件性能的影響時，書中給齣的仿真結果和實驗數據的對比分析，非常具有說服力。我對比瞭手頭幾本經典的教科書，這本書在**非序列光綫追跡**的復雜場景處理上，展現瞭獨特的計算優化思路，對於從事光學設計仿真工作的人員來說，簡直是如獲至寶。唯一讓我感到略為遺憾的是，在某些涉及到新型光電探測器的章節中，對工作機製的文字描述略顯精煉，如果能配上更豐富、更直觀的流程圖或示意圖，理解起來或許會更加輕鬆。但瑕不掩瑜，它無疑是推動技術實踐層麵的重要參考資料。

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這本書的閱讀體驗非常“硬核”，它不是那種輕鬆愉快的科普讀物，而更像是一場嚴謹的學術盛宴。我最欣賞的是它對**衍射極限**突破策略的係統性梳理，從近場掃描探針技術到基於結構光場的調控，作者構建瞭一個清晰的邏輯鏈條。書中對於**亞波長結構**的電磁響應分析，大量采用瞭有限元方法（FEM）和時域有限差分法（FDTD）的邊界條件處理，細節之到位，讓我對數值模擬的掌握又上瞭一個颱階。我嘗試著按照書中的步驟搭建瞭一個簡易的平麵波導耦閤模型進行驗證，發現其理論預測值與我的初次模擬結果非常接近，這極大地增強瞭我對書中理論體係的信心。當然，也正因為其內容的專業性，對於那些僅僅想瞭解“光是什麼”的讀者來說，這本書的閱讀門檻無疑是相當高的，它要求讀者具備紮實的物理基礎，並且能夠忍受大量的數學公式和符號推導。

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我對這本書的評價必須從其**係統性和前瞻性**兩個維度來展開。係統性體現在，作者成功地將原本分散在光學、材料學和電子工程中的知識點有機地編織在瞭一起，形成瞭一個關於“微小尺度下光操控”的完整知識圖譜。特彆是關於**光捕獲與散射**的章節，它不僅解釋瞭現象，更深入剖析瞭背後的物理機製，甚至觸及到瞭隨機介質中的光傳輸理論。而前瞻性則體現在，書中對未來**柔性光學器件**和**可穿戴光電設備**的展望，充滿瞭令人振奮的洞察力。作者沒有停留在已有的成熟技術上，而是大膽地探討瞭基於二維材料的動態光控方案。唯一的不足，也許是由於篇幅所限，對具體實驗方案的細節描述稍顯不足，如果每種新穎結構都能附帶一個更詳盡的“如何開始”的指南，對於希望快速入門實驗的科研人員會更有價值。總而言之，它是一本能引導你思考“下一步該做什麼”的書。

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這本書的裝幀和排版質量非常齣色，尤其是那些復雜的**光學器件截麵圖**和**電磁場分布雲圖**，印刷得清晰銳利，色彩還原度極高，這對於閱讀那些依賴視覺信息的專業書籍來說至關重要。我花瞭很長時間仔細研究瞭其中關於**光柵耦閤效率**的理論模型修正部分，作者對菲涅耳/夫琅禾費衍射的適用條件進行瞭細緻的區分和討論，這在很多傳統教材中是被簡化處理的。書中提供瞭一個關於**光場調控**的軟件應用示例，雖然我沒有深入使用，但其邏輯結構清晰可見，顯示瞭作者在理論與工程實踐之間的平衡把握。它不是一本速成書，更像是一部需要反復研讀、時常翻閱的案頭工具書。讀完之後，我對如何設計一個具備特定偏振特性的微結構有瞭全新的理解，這種知識的沉澱和思維框架的重塑，是任何快速教程都無法比擬的寶貴財富。

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這本書的開篇介紹著實抓住瞭我的眼球，特彆是關於新一代信息技術與光學技術的深度融閤趨勢。作者沒有停留在傳統的光學理論介紹上，而是非常前瞻性地探討瞭微納結構如何賦能光通信、傳感乃至生物醫療等前沿領域。書中對超錶麵（Metasurface）的設計與調控原理的闡述尤為細緻，從理論建模到實際的製備工藝，都給齣瞭詳盡的分析。我特彆欣賞它在跨學科知識整閤方麵的努力，將電磁場理論、量子光學概念與納米加工技術無縫銜接起來，使得即便是對某些領域略有涉獵的讀者，也能快速建立起一個宏觀的認知框架。不過，對於初學者來說，其中涉及的高級數學推導部分可能會顯得有些門檻，需要讀者有一定的微積分和綫性代數基礎纔能完全跟上作者的思路。總體而言，它更像是一本麵嚮研究人員和資深工程師的參考手冊，提供瞭大量可供深入探索的方嚮和工具箱。這種深度和廣度兼備的寫作風格，在同類書籍中是比較少見的，極大地激發瞭我對未來光子學應用場景的想象力。

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