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出版者:江山出版有限公司

作者:DR. DALE LAYMAN

出品人:

页数:411

译者:

出版时间:2009

价格:NT$ 550元

装帧:平裝本

isbn号码:9789868537507

丛书系列:

图书标签:

• 生理学
• 人体生理学
• 医学
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跨越藩篱：现代量子计算的基石与未来 本书并非关于生物学或人体机能的任何探讨。 本书聚焦于21世纪最前沿的计算科学领域——量子计算，深入剖析其理论基础、核心技术、当前的局限性以及无可限量的未来图景。 --- 第一部分：超越比特的思维——量子力学的物理基石 本书的开篇，旨在为读者建立一个坚实的理论框架，理解量子计算区别于经典计算的根本原因。我们不避讳复杂性，而是力求清晰地阐释那些构成量子世界的奇异规则。 第一章：经典世界的终结与概率的回归 我们首先回顾经典信息论的范式，即图灵机和比特（0或1）的确定性世界。随后，我们将引入量子力学的核心概念，解释为何宏观世界的直觉在微观层面完全失效。本章重点阐述： 波粒二象性与物质波： 探讨德布罗意关系，解释物质为何同时表现出粒子和波的特性，这是理解量子叠加态的基础。 普朗克常数与量子化： 深入理解能量、角动量等物理量是如何不连续地、以特定“份”的形式存在的。 不确定性原理的哲学与实践意义： 详细解读海森堡不确定性原理，它不仅仅是一个测量误差，更是自然界固有的根本限制，对信息获取的精度提出了终极挑战。 第二章：叠加态的魔力与信息载体 本章是量子计算信息论的基石。我们将彻底解析量子比特（Qubit）的本质，及其与经典比特的根本区别。 希尔伯特空间与量子态矢量： 使用狄拉克符号（Bra-ket notation）来精确描述量子态，解释一个量子比特如何能同时处于 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 的任意线性组合。我们详细推导了其概率幅的平方与实际测量结果之间的关系。 量子纠缠（Entanglement）： 这是量子信息领域最引人入胜也最难以理解的现象之一。本章不仅描述了“鬼魅般的超距作用”，更重要的是阐述了纠缠态如何成为实现并行计算和安全通信的关键资源。我们将通过贝尔不等式（Bell’s Inequalities）来明确区分经典关联与真正的量子纠缠。 第三章：演化与测量——量子系统的动力学 量子态并非静止不变，它们遵循特定的、可预测的演化规律。 薛定谔方程的地位： 解析时间相关薛定谔方程，说明系统状态如何随时间演化。我们强调，在没有测量干预的情况下，量子态的演化是完全确定的和幺正的（Unitary）。 幺正变换与量子门： 阐释量子门是如何通过酉矩阵实现对量子态的精确旋转和操作。重点分析了如Hadamard门（创造叠加态）、相位门和CNOT门（建立纠缠）的矩阵形式及其几何意义。这些是构建量子电路的“逻辑门”。 测量的不可逆性： 深入探讨波函数坍缩（Wave Function Collapse）的物理机制和信息学后果。测量不仅提取信息，更永久性地改变了系统状态，这是经典反馈机制无法比拟的。 --- 第二部分：算法的革命——量子计算的实践层面 在建立物理和数学基础后，本书转向量子计算如何实际解决经典计算难题。我们将聚焦于那些展示出量子优越性（Quantum Supremacy）的标志性算法。 第四章：加速的搜索与因子分解 本章详细剖析了两个对现代密码学和数据检索具有颠覆性意义的算法。 Shor算法的原理： 彻底分解Shor算法如何利用量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）来高效地找到周期性，从而在多项式时间内解决大数因子分解问题。我们对比了其与经典数论算法（如普通数域筛选法）的复杂度差异，强调其对RSA加密体系的潜在威胁。 Grover算法的平方加速： 解释Grover算法如何通过“振幅放大”（Amplitude Amplification）技术，将无序数据库的搜索时间从$O(N)$ 降至 $O(sqrt{N})$。本章会展示其迭代步骤的几何解释，而非仅仅停留在代数推导上。 第五章：模拟自然：量子化学与材料科学 量子计算最直接的应用在于模拟量子系统本身，这在经典计算机上是近乎不可能的任务。 费曼的愿景： 回顾理查德·费曼提出“用量子系统模拟量子系统”的初衷。 变分量子本征求解器（VQE）： 介绍目前NISQ（有噪声中等规模量子）设备上最流行的混合量子-经典算法。VQE如何通过迭代优化参数来寻找分子或材料的基态能量，这对新药开发和高效催化剂设计至关重要。 精确态模拟的挑战： 分析精确模拟（如量子相位估计）在容错量子计算机上实现的路线图，以及所需的高质量逻辑量子比特的数量级预估。 第六章：量子信息与通信的未来 量子计算的理论延伸至信息传输的安全性与效率上。 量子密钥分发（QKD）： 详述BB84协议及其变体，解释为何基于物理定律（而非计算复杂性）的加密方式能提供不可窃听的保证。 量子隐形传态（Teleportation）： 清晰解释隐形传态如何利用纠缠对和经典通信，实现量子态的传输，而非物质或能量的传输。 --- 第三部分：从理论到现实——工程挑战与路线图 量子计算的潜力是巨大的，但实现一个功能强大的、可扩展的量子计算机面临着严峻的工程和物理障碍。 第七章：硬件的战场：不同的物理实现路径 本章对当前主流的量子硬件平台进行深入的技术评估和比较，分析各自的优势、劣势和扩展性瓶颈。 超导电路量子比特（Transmon）： 分析基于约瑟夫森结的方案，其高速度和成熟的微电子制造工艺，同时讨论其对极低温环境的依赖性以及退相干时间的限制。 离子阱系统： 探讨利用激光冷却和电磁场捕获的单个离子作为量子比特的方案，其极高的相干时间和门保真度，但面临着离子间连通性（all-to-all connectivity）的工程挑战。 拓扑量子计算的希望： 介绍基于非阿贝尔任意子的概念，阐述拓扑保护如何从根本上抵抗局域噪声，但指出其核心粒子尚未被确凿地实验观测到。 其他前沿探索： 简要提及半导体量子点、中性原子阵列以及光子系统等新兴技术。 第八章：噪声、错误与容错计算 退相干（Decoherence） 是量子计算的头号敌人。本章着重讨论如何管理和纠正量子噪声。 退相干的物理机制： 详细分析量子比特与环境相互作用导致信息泄露的机制（弛豫$T_1$和去相位$T_2$）。 量子纠错码（QECC）： 介绍表面码（Surface Code）作为当前最有前景的容错架构。解释逻辑量子比特是如何由多个物理量子比特编码而成，以抵抗错误。 容错阈值与资源估算： 讨论实现通用容错量子计算所需的物理量子比特数量、门操作精度要求，以及所需的巨大工程投入。 第九章：后量子时代的展望与社会影响 本书的结尾将目光投向未来，探讨量子计算成熟后可能对社会结构和信息安全带来的深远影响。 量子算法的边界： 探讨哪些问题可能永远不会有量子加速（如P类问题），以及对量子复杂性理论（BQP类）的最新理解。 后量子密码学（PQC）的准备： 介绍晶格密码学、哈希函数密码等经典计算可抵抗量子攻击的新加密标准，以及全球机构在过渡期的角色。 从NISQ到容错时代： 勾勒出未来十年可能的技术里程碑，从专业化的量子模拟器过渡到通用的、可编程的量子计算机所需完成的关键飞跃。 本书内容涵盖量子力学、信息论、算法设计、半导体物理与低温工程的交叉知识，旨在为有志于投身信息技术前沿的读者提供一份全面、深入且无偏见的科学指南。

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对于痴迷于侦探小说的我来说，这本聚焦于二十世纪初欧洲小镇的悬疑小说简直是一剂猛药。它的精妙之处在于叙事结构的复杂性和对人物心理的细致刻画。作者将一个看似简单的密室谋杀案，层层剥开，牵扯出了小镇上几乎所有居民隐藏多年的秘密和恩怨。布局之精巧，如同一个完美的机械钟表，每一个齿轮、每一根发条都咬合得天衣无缝。最让我拍案叫绝的是，真相的揭露并非依赖于突如其来的“神启式”灵感，而是逻辑推理链条上每一个环节的必然推导。这种扎实的推理过程，给予了读者极大的阅读满足感。此外，作品的时代氛围营造得极为成功，阴冷、压抑、暗流涌动的氛围几乎要穿透纸面，让人感到窒息。它不仅仅是关于“谁是凶手”的游戏，更是对人性幽暗角落的一次彻底探查，读完后让人不禁反思，我们身边那些最不起眼的人，究竟藏着怎样惊人的故事。

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这是一部关于战地摄影师的传记，语言风格极其冷峻、克制，如同被冰雪覆盖的战场，却在最深处隐藏着燃烧的激情。作者的笔触没有过多渲染宏大叙事，而是聚焦于那些瞬间的定格：一张面孔上的恐惧、一束穿过硝烟的光线、一双沾满泥土的手。传记成功地捕捉到了这位摄影师在面对极度残酷现实时所经历的心理煎熬——如何保持专业距离，又不至于麻木不仁；如何在记录历史的同时，不被历史的重量压垮。书中收录的许多照片背后的故事，比照片本身更令人震撼。它探讨了一个核心议题：真相的重量与传播的责任。这位摄影师用他的镜头对抗遗忘，用影像的力量去质问那些躲在安全地带的人。这本书读起来的感受非常独特，它不是让你流泪或激昂，而是让你陷入一种深沉的、近乎冥想的思考状态，关于勇气、关于记忆、关于沉默的价值。它是一部对“观看”行为本身进行深刻反思的杰作。

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最近翻阅的这部科幻小说，其想象力的广度和深度令人咋舌。它构建的世界观宏大而自洽，充满了各种令人脑洞大开的设定，从跨星系政治博弈到微观粒子层面的物理法则颠覆，作者似乎对未来的一切可能性都进行了大胆的预言和构建。我特别喜欢主角的成长弧线，他不是传统意义上的完美英雄，而是一个在道德困境和技术爆炸的双重压力下不断挣扎、自我重塑的普通人。小说对“人性在极端环境下的异化”这一主题的探讨非常深刻，探讨了当技术进步到一定程度，我们赖以生存的伦理基础是否会崩塌。语言风格上，它融合了硬科幻的精确描述与充满哲思的内心独白，读起来既有速度感，又不乏思想的厚重。虽然有些技术名词需要读者投入额外的精力去理解，但这恰恰是其魅力所在——它要求读者不仅仅是接受故事，而是要参与到这个未来世界的构建中去。这是一部需要耐心品读、反复回味的作品，绝对是近年来难得的佳作。

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这本关于古代历史的巨著，简直是一场穿越时空的冒险。作者以极其细腻的笔触，描绘了那个遥远时代的社会结构、政治纷争乃至普通民众的日常生活。我尤其欣赏他对考古发现和文献资料的严谨考证，每一个论断都有据可依，让读者在享受故事性的同时，也能感受到学术的深度。书中对不同文明间交流与冲突的论述尤其精彩，它没有简单地将历史人物脸谱化，而是深入剖析了他们在特定历史背景下的动机与挣扎。读完后，我对那个时代产生的敬畏感油然而生，仿佛亲眼目睹了那些宏伟建筑的拔地而起，也感受到了战争与变革的残酷无情。更难能可贵的是，作者的叙事节奏掌控得炉火纯青，时而如急流般推动情节发展，时而又像溪水般涓涓细流地探讨文化细节，使得即便是复杂的历史脉络也能被清晰地梳理出来。这本书无疑是历史爱好者案头的必备佳作，它拓展了我对人类文明起源与演变的认知边界，让人在合上书本后仍久久回味。

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这本书是关于音乐理论和作曲技巧的深度解析，对我这个半路出家的学习者来说，简直是雪中送炭，但又带着一丝高屋建瓴的挑战性。作者以清晰的脉络梳理了从巴洛克时期到现代主义的调性演变，每一个乐理概念都配有详尽的乐谱示例，这使得枯燥的理论知识变得直观易懂。我尤其欣赏其“举例说明”的教学法，他不会只是告诉你规则，而是会展示某位大师是如何巧妙地打破或运用这个规则来创造情感张力的。然而，这本书的深度也体现在它对“美学”层面的探讨上，它试图解释为什么某些和声进行会让人感到愉悦或不安，这已经超越了单纯的技巧层面，进入了哲思的领域。虽然有些章节对和声分析的要求极高，需要读者具备一定的乐器演奏基础，但即便只是略读，也能极大地提升我对音乐作品的欣赏层次。它不是一本让你随便翻翻的书，而是一本需要你拿起笔、摊开五线谱去实践、去验证的工具书。

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