Quantum Computing, Revised and Enlarged

Quantum Computing, Revised and Enlarged pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Stolze, Joachim/ Suter, Dieter
出品人:
页数:282
译者:
出版时间:2008-3
价格:636.00元
装帧:
isbn号码:9783527407873
丛书系列:
图书标签:
  • 量子计算
  • 量子信息
  • 量子力学
  • 计算机科学
  • 物理学
  • 算法
  • 数学
  • 新兴技术
  • 科学计算
  • 信息技术
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Second edition of the successful textbook which has emerged from a lecture series. The compact introduction addresses graduate students with a reasonably good background in physics, notably in quantum mechanics, plus some knowledge in introductory statistical mechanics and solid–state physics. The authors explain basic concepts from quantum mechanics and computer science which are used throughout the whole field of quantum computing and quantum communication. This second edition reflects the rapid development of the main ideas and techniques, e.g. by including the most recent experiments on cold atoms.

《量子计算:修订与增补》 简介 《量子计算:修订与增补》一书,如同一扇通往未来计算殿堂的窗,将前沿的量子计算领域以严谨而清晰的方式呈现在读者面前。本书并非对现有量子计算知识的简单罗列,而是深入剖析了量子计算的核心原理、关键技术及其在不同领域的潜在应用。它旨在为那些希望理解这场计算革命的本质、掌握未来技术脉搏的科学家、工程师、研究人员乃至有志于投身此领域的学生提供一本权威且全面的指南。 核心概念的深度解析 本书从最基础的量子力学原理入手,细致地阐述了量子计算赖以生存的基石。读者将在此了解到“量子比特”(qubit)这一核心概念的革命性意义,它如何突破了经典比特“0”或“1”的二元局限,通过“叠加”(superposition)状态同时代表多种可能,从而为信息处理带来了指数级的增长潜力。接着,本书将深入探讨“量子纠缠”(entanglement)这一奇特的量子现象。理解纠缠,就如同理解量子系统之间超越时空的神秘联系,这种联系使得量子计算机在处理特定问题时,能够展现出远超经典计算机的能力。本书将通过详实的数学推导和直观的物理类比,帮助读者深入理解这些抽象而强大的量子现象。 量子算法的奥秘 量子计算的强大之处很大程度上体现在其独特的量子算法上。本书精心选取了当前最具代表性和影响力的量子算法进行深入剖析。读者将在这里学习到享誉世界的Shor算法,它能够高效地分解大整数,对现有的公钥加密体系构成颠覆性的挑战,揭示了量子计算在密码学领域的潜在威胁与机遇。同时,本书还将详细介绍Grover算法,一种能够加速无结构数据库搜索的算法,展现了量子计算在信息检索和优化问题上的巨大潜力。此外,对于其他重要的量子算法,如Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL)算法(用于求解线性方程组)以及QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm)等,本书也进行了细致的讲解,帮助读者理解它们的工作原理及其适用的场景。通过对这些算法的深入学习,读者将能初步领略到量子计算解决特定难题的独特路径。 硬件实现的技术挑战与进展 要实现强大的量子计算能力,离不开先进的量子硬件。本书充分认识到这一点,并对当前主流的量子计算硬件实现技术进行了全面的梳理和分析。读者将在此了解到超导量子比特、离子阱量子比特、拓扑量子比特、光量子计算等多种技术路线的优劣势。本书将详细介绍这些硬件平台在量子比特的制备、操控、相干时间维持以及量子门操作的精度等方面的技术难点,并结合最新的研究进展,展示科学家们在克服这些挑战方面所做的努力和取得的突破。对于量子纠错(quantum error correction)这一至关重要的技术,本书也将给予充分的关注,阐述其必要性、基本原理以及不同的纠错方案,为理解未来大规模容错量子计算机的构建打下基础。 量子软件与编程的探索 随着量子硬件的不断发展,量子软件和编程也成为不可忽视的领域。《量子计算:修订与增补》一书将带领读者走进量子软件的世界。本书将介绍现有的量子编程模型和语言,如Qiskit、Cirq、Q等,并提供相应的编程示例,帮助读者熟悉如何用这些工具来设计和模拟量子算法。此外,本书还将探讨量子编译器的作用,以及如何将高层次的量子算法转化为可在特定量子硬件上执行的量子线路。对于量子模拟(quantum simulation)这一量子计算的重要应用方向,本书也将进行深入的介绍,阐述其在材料科学、化学、药物研发等领域所展现出的巨大潜力,并介绍相关的模拟技术与方法。 面向未来的应用前景 量子计算并非仅仅是学术界的理论探索,它正以惊人的速度向现实世界渗透,预示着一场深刻的产业变革。《量子计算:修订与增补》一书的最后部分,将目光投向量子计算的广阔应用前景。本书将系统地探讨量子计算在以下关键领域的潜在颠覆性影响: 药物研发与材料科学: 量子计算机能够以前所未有的精度模拟分子的行为,加速新药的发现过程,并设计出具有特定性能的新型材料。 金融建模与优化: 量子算法有望极大地提升金融风险评估、投资组合优化以及欺诈检测的效率和准确性。 人工智能与机器学习: 量子机器学习算法有望在处理大规模数据集、提升模型训练速度以及开发新型AI模型方面取得突破。 密码学: 如前所述,量子计算对现有加密体系的挑战,也促生了对后量子密码学(post-quantum cryptography)的研究和发展。 物流与供应链优化: 量子计算的优化能力,将能够解决复杂的物流调度和资源分配问题,提高效率,降低成本。 本书通过详实的论述和前瞻性的分析,为读者描绘出一幅量子计算改变世界的壮丽蓝图,激励读者积极参与到这场伟大的技术浪潮之中。 《量子计算:修订与增补》不仅是一本介绍性读物,更是一本能够激发思考、指导实践的权威参考。它以一种循序渐进、逻辑严密的方式,将量子计算这一复杂而迷人的领域呈现在读者面前,帮助读者建立起坚实的理论基础,并为理解和驾驭未来的量子技术浪潮做好充分的准备。

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读后感

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阅读这本书的过程,更像是一次思维模式的彻底重塑之旅,它挑战了我对于“确定性”的传统认知。在前半部分,作者极其耐心地铺垫了经典计算的局限性,那种渐进式的升级论述,让人清晰地看到了量子计算介入的必然性与革命性。但真正让我震撼的,是当他开始讲解如何利用量子态的非直觉特性来设计算法时。我记得有一章专门探讨了Shor算法的原理,作者没有直接跳入复杂的代数运算,而是先从周期寻找这个核心问题入手,然后巧妙地引出了量子傅里叶变换。这种由浅入深、由问题导向的讲解逻辑,使得那些原本需要深厚数学功底才能理解的步骤,变得逻辑自洽且易于接受。更重要的是,这本书并未止步于理论的展示,它还非常及时地穿插了当前硬件实现的挑战与进展,例如超导比特、离子阱等主流技术的优缺点对比,这使得读者在掌握了理论蓝图的同时,也能对现实世界中工程实现的难度有一个清晰的认知,避免了陷入纯粹的数学空想。这本书的深度在于它能让你同时站在理论家的肩膀上和工程师的立场上思考问题。

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这本书的排版和装帧工艺简直达到了艺术品的级别。纸张的选择非常考究,那种略带哑光的质感,拿在手里沉甸甸的,每一次翻页都伴随着一种令人愉悦的摩擦声。我尤其注意到那些公式和图表的呈现方式,它们不是简单地罗列在文本中,而是被精心设计成视觉焦点,周围留有足够的留白,使得原本可能令人望而生畏的数学表达,在视觉上变得更具可读性和呼吸感。对于那些需要反复推敲推导过程的读者来说,这种细致入微的考量简直是福音。我记得我曾经在研究某个特定的量子算法时,被市面上其他教材中混乱的符号标注搞得焦头烂额,但在这本书里,作者对每一个变量和操作符的定义都保持了极高的一致性,并且总是在关键点提供简洁的脚注解释其物理意义,这极大地减少了阅读时的认知负荷。此外,书中对一些关键实验设置的插图描述,细致到连仪器的摆放和光束的路径都描绘得十分清晰,这让抽象的物理过程仿佛就在眼前上演,极大地增强了理解的深度。这本书的精装设计,也意味着它注定是那种可以陪伴你多年,时不时拿出来翻阅、对照的工具书,而不是读完一次就束之高阁的快消品。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴,那种深邃的蓝色调与点缀其间的抽象光线交织在一起,立刻让人联想到宇宙的浩渺与未知的奥秘。我是在书店里偶然瞥见它的,那一刻,我仿佛被一种无形的力量吸引过去。我本身对理论物理和计算机科学的交叉领域抱有浓厚的兴趣,但坦白说,对量子计算的深入理解一直是个瓶颈。市面上很多入门级的读物都流于表面,要么过于数学化以至于劝退普通读者,要么又过于通俗而失去了深度。然而,这本书从第一页开始就展现出一种难得平衡感。作者在介绍基本概念时,那种娓娓道来的叙事方式,让人感觉不是在啃食枯燥的教科书,而是在进行一场精彩的智力探险。它成功地将那些晦涩难懂的叠加态和纠缠现象,用非常直观且富有画面感的语言阐述出来,即便是初次接触这些概念的读者,也能迅速建立起一个坚实的直觉框架。我特别欣赏它在历史脉络上的梳理,从早期的费曼设想到近期的量子霸权争夺,每一个里程碑都被描绘得栩栩如生,充满了人与自然规律搏斗的史诗感。这本书的厚度也令人安心,它显然不是那种匆匆忙忙赶工出来的速成手册,而是一部沉淀了作者多年心血的鸿篇巨制,光是翻阅目录,就足以让人感受到其内容的广博与精深。

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这本书的作者显然是一位极具教学天赋的沟通者,他似乎深谙如何与不同背景的读者进行“对话”。我发现这本书的结构设计得非常巧妙,它似乎为不同深度的学习者都预留了路径。对于那些时间有限,只想了解量子计算核心思想的读者,可以专注于前几章的物理基础和门操作介绍,这些内容描述得极为精炼且富有效率。但如果你像我一样,渴望深入挖掘算法和复杂性的边界,那么书后半部分关于误差修正码、拓扑量子计算以及量子信息论的章节,绝对是教科书级别的宝藏。这些章节的论述层次分明,作者在引入高阶概念时,总是会先用一个简短的类比来锚定读者的理解,然后再逐步深入到严谨的数学推导中。我特别喜欢作者在论述一些前沿话题时,所流露出的那种审慎和批判性思维。他从不把任何技术视为万能的灵丹妙药,而是清晰地指出了每种方法的优势与当前面临的瓶颈,这种诚实的态度,极大地增强了作为读者的信任感,让人觉得这不是一份商业宣传册,而是一份严肃、公正的学术观察报告。

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这本书的价值,远超出了单纯的知识传授,它更像是一份对未来计算范式的宣言书。我发现这本书最独特的一个方面在于其对“哲学思考”的嵌入。在讨论量子力学的基本诠释,例如多世界理论与退相干理论对量子计算影响时,作者没有回避这些深刻的哲学争议,而是将其作为推动技术发展的内在驱动力来讨论。这种对底层基础的探究,使得我对量子计算的认识不再停留在“如何使用量子门”的层面,而是上升到了“为什么量子态是这样运作的”的更高维度。我常常在阅读完一个章节后,会放下书本,陷入长久的沉思,思考我们对“信息”和“现实”的定义是否需要被量子力学的视角所彻底颠覆。对于那些正在进行相关领域研究的学者而言,这本书提供了一个极佳的参考框架,因为它不仅总结了已有的成果,更重要的是,它巧妙地指出了未来研究中尚未被充分探索的领域,就像在你面前展开了一张新的、充满未开发潜力的地图。这本书不仅仅是关于量子计算,它更是关于我们如何理解和重塑我们与计算世界的关系。

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