电磁场与电磁波 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

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出品人:

页数:168

译者:

出版时间:2009-7

价格:16.00元

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isbn号码:9787508466774

丛书系列:

图书标签:

• 电磁场
• 电磁波
• 物理学
• 电磁学
• 大学教材
• 理工科
• 高等教育
• 电动力学
• 麦克斯韦方程
• 信号与系统

好的，这是一本关于“量子信息与计算的理论基础”的图书简介，全文力求详实、深入，避免任何模板化或人工智能痕迹的表达。 --- 量子信息与计算的理论基础 深入探索信息物理极限的里程碑之作 作者/编者按： 在信息技术飞速演进的今天，我们正站在一个全新的信息范式——量子信息时代的门槛上。本书并非聚焦于工程实现的具体电路或器件，而是致力于构建和阐释支撑这一前沿领域的严谨数学框架和深刻物理洞察。它旨在成为物理学、计算机科学、数学以及工程学交叉领域研究者、高年级本科生及研究生，深入理解量子计算、量子通信和量子信息论核心原理的权威参考手册。 本书的结构设计遵循从基础公理到复杂理论模型的递进逻辑，力求在保持物理直观性的同时，确保数学论证的完备性。 --- 第一部分：量子力学的数学公理与信息载体 本部分是全书的基石，重新审视了描述微观世界的量子力学基本假设，并将其转化为信息论的语言。 第一章：希尔伯特空间与量子态的完备描述 详细阐述了无限维和有限维希尔伯特空间（Hilbert Spaces）作为量子力学状态空间的数学结构。重点探讨了狄拉克符号（Braket Notation）在描述叠加态、本征态和演化过程中的精确应用。引入了密度矩阵（Density Matrix）的概念，以系统地处理混合态和开放量子系统的描述，这是从理想情况走向实际物理系统的关键桥梁。 第二章：可观测量的代数结构与测量 深入探讨了自伴随算符（Hermitian Operators）在表示物理可观测量的地位。通过对这些算符的谱分解（Spectral Decomposition），清晰地阐释了量子测量的概率解释——波函数坍缩的内在机制及其信息论含义。本章对测量引起的不可逆性进行了细致的数学刻画。 第三章：量子动力学：薛定谔方程与时间演化 聚焦于量子系统的演化规律。系统推导了薛定谔方程（Schrödinger Equation）及其在不同表象下的形式（如交互绘景）。核心内容在于引入幺正演化算符（Unitary Evolution Operators），并详细论证了幺正性如何保证量子信息在无损（Isolated System）演化过程中的守恒性——这是量子计算保持信息保真度的物理基础。 --- 第二部分：多体系统与量子纠缠的本质 纠缠（Entanglement）是量子信息区别于经典信息的标志性资源。本部分集中于如何量化、识别和利用这一核心资源。 第四章：张量积空间与复合系统 解释了如何通过张量积（Tensor Product）来构造多粒子系统的状态空间。清晰区分了可分离态（Product States）与纠缠态（Entangled States）。本章详细分析了双粒子系统的态空间结构，为引入贝尔态（Bell States）奠定基础。 第五章：纠缠的度量与判据 本书花费大量篇幅系统介绍纠缠的量化理论。内容涵盖了纠缠熵（Entanglement Entropy）及其在区域划分下的性质，以及用于识别纠缠的必要条件，如偏分离度（Partial Transpose）和相关的PPT（Positive Partial Transpose）判据。着重分析了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）作为纯态纠缠的恰当度量。 第六章：量子信息资源论：纯度与隐形传态的物理载体 将纠缠提升至“信息资源”的高度。探讨了纠缠作为一种不可再生的物理资源，如何在信息处理任务中被分配和消耗。详细解析了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的完整信息流，证明了纠缠在不传递能量的情况下，实现状态转移的理论可行性。 --- 第三部分：量子计算的理论模型与复杂度 本部分转向量子计算模型本身，分析其与经典计算模型的异同，并探讨其理论上的计算优势的来源。 第七章：量子逻辑门与通用量子计算 系统性地定义了量子信息处理的基本操作单元——量子门（Quantum Gates）。详细分析了单比特门（如Pauli Gates, Hadamard Gate）和多比特门（如CNOT, Toffoli Gate）的矩阵表示及其对量子态的作用。论证了单比特门集合与CNOT门足以构成通用量子计算的基础。 第八章：量子电路模型与并行性 将量子门序列化为量子线路（Quantum Circuits）。重点分析了量子并行性（Quantum Parallelism）的数学机制——叠加态如何使单个量子操作同时作用于指数级多的输入上。通过对理想函数评估电路的分析，揭示了量子计算加速的潜在线性而非指数级的瓶颈所在。 第九章：量子算法的核心机制：干涉的利用 这是本书对量子加速原理最深入的探讨。着重分析了量子干涉（Quantum Interference）在算法中的核心作用——如何设计线路使正确答案的路径发生相长干涉，而错误答案的路径发生相消干涉。详细剖析了Deutsch-Jozsa算法和Grover搜索算法中振幅放大（Amplitude Amplification）的数学构造。 第十章：量子傅里叶变换与因数分解 本书的理论高峰之一。详细推导并解释了量子傅里叶变换（QFT）的结构和高效性。随后，以此为基础，构建Shor因数分解算法的完整逻辑流程，清晰阐释了该算法如何利用周期性寻找的数学特性，实现对经典计算的指数级超越。 --- 第四部分：噪声、误差与开放系统 量子系统极易受到环境的退相干（Decoherence）影响。本部分关注如何从理论上应对这种现实挑战。 第十一章：退相干与开放量子系统 引入林布雷维特方程（Lindblad Master Equation）作为描述开放量子系统动力学的标准工具。解释了环境耦合如何导致量子态的非幺正演化，以及信息从系统泄漏到环境中的物理过程。 第十二章：量子误差校正码（QECC）的理论框架 阐述了量子信息理论如何应对噪声。详细介绍了Shor码和Steane码的构造原理，解释了如何利用纠缠和冗余来编码逻辑量子比特，并进行错误检测和修复。重点讨论了阈值定理（Threshold Theorem）的理论意义。 --- 结语 本书的最终目标是为读者提供一套完整的、自洽的理论工具箱，使他们不仅能理解现有的量子技术突破，更能对信息处理的物理极限进行深入的、批判性的审视。我们相信，对这些基础理论的扎实掌握，是推动下一代信息革命的关键所在。 ---

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