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出版者:

作者:刘俊 编

出品人:

页数:290

译者:

出版时间:2009-8

价格:19.50元

装帧:

isbn号码:9787802372672

丛书系列:

图书标签:

• 总参
• 气候变化
• 全球变暖
• 环境科学
• 可持续发展
• 生态学
• 环境保护
• 气候政策
• 温室气体
• 极端天气
• 地球科学

科技前沿探索：量子计算与未来计算范式 图书简介 本书深入剖析了量子计算领域最前沿的理论进展、关键技术瓶颈以及其对未来计算范式可能产生的颠覆性影响。我们不再局限于对量子比特（Qubit）基本概念的泛泛介绍，而是着重探讨了实现通用、容错量子计算机所面临的严峻工程挑战与最新的突破性进展。 第一部分：从经典极限到量子奇点 本部分首先回顾了经典计算能力的物理极限，如摩尔定律的放缓，以此为背景引出了对超越经典计算范式的迫切需求。我们详细分析了量子力学的核心原理——叠加态（Superposition）和量子纠缠（Entanglement）——如何在计算层面带来指数级的加速潜力。 重点章节包括： 量子信息论的基石： 深入探讨了不可克隆定理（No-Cloning Theorem）对量子信息处理的约束，并对比了量子信道容量与经典信道容量的根本差异。我们详细阐述了冯·诺依曼熵在描述量子态复杂性中的核心作用。 主要的物理实现路径对比： 本书对当前主流的量子硬件平台进行了详尽的、非宣传性的技术评估。我们不仅分析了超导电路（Transmon Qubits）的优势（如高集成度、快速门操作），更深入探讨了其在退相干时间（Coherence Time）和串扰（Crosstalk）方面的固有缺陷。对于离子阱（Trapped Ions）系统，我们着重分析了其高保真度量子门操作的实现机制，以及如何通过激光冷却和微波场精确控制多体纠缠态。此外，对拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）的潜力进行了深入探讨，特别是费米子（Majorana Fermions）在抵抗局部扰动方面的理论优势与实验上的极端难度。 噪声与容错的鸿沟： 量子计算的实际应用受制于量子噪声。本章详细解析了量子噪声的数学模型，包括去相干、退极化等。核心内容聚焦于量子纠错码（Quantum Error Correction Codes, QECC），特别是表面码（Surface Codes）和牛津代数码（Color Codes）的编码效率、逻辑量子比特的开销以及实现阈值（Threshold Theorem）所需的物理比特数量。我们用大量的图示和数学推导，解释了如何通过构建高阶逻辑门来抵消物理错误。 第二部分：算法与应用的深度挖掘 我们超越了对Shor算法和Grover算法的简单介绍，转而关注那些正在驱动当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）设备研发的混合算法和特定领域应用。 变分量子本征求解器（VQE）的局限性与优化： VQE作为当前最主流的NISQ算法之一，我们详细分析了其“Barren Plateaus”（荒芜高原）问题——随着电路深度的增加，梯度信息指数级衰减的现象。本书提出并评估了几种最新的变分电路设计策略（如UCCSD、Hardware-Efficient Ansätze）如何尝试规避这一陷阱。 量子化学模拟的真实挑战： 重点探讨了如何利用量子计算解决费米子哈密顿量（Fermionic Hamiltonians）的精确模拟问题，并分析了将分子体系映射到量子电路的Jordan-Wigner变换和Bravyi-Kitaev变换的计算开销差异。我们特别考察了模拟催化反应和新材料电子结构的实际计算资源需求。 优化问题与量子退火： 本部分详细区分了基于电路模型的量子门方法（如QAOA - Quantum Approximate Optimization Algorithm）和基于物理退火的量子退火（Quantum Annealing）在解决组合优化问题（如旅行商问题、最大割问题）上的适用范围和性能边界。我们对比了D-Wave系统的实际性能与理论预测，强调了耦合结构对优化效果的决定性影响。 量子机器学习的数学基础： 探索了量子支持向量机（QSVM）和量子神经网络（QNN）的理论框架。我们关注的是高维量子特征空间的优势（Quantum Feature Maps）如何可能实现对经典数据的高效分类，以及如何量化这种潜在的量子优势。 第三部分：工程化与未来架构 实现通用量子计算机需要的远不止是单个高保真度的量子比特。本部分聚焦于构建大规模系统的工程挑战。 集成与控制系统： 我们深入探讨了如何将数百万个低温（mK级别）下的量子元件与室温下的控制电子设备进行高效、低延迟的接口设计。重点分析了FPGA、ASIC在实时脉冲序列生成和反馈控制中的作用，以及如何设计低噪声的微波布线和信号传输网络。 可扩展性的瓶颈分析： 针对超导量子计算，我们详细分析了芯片间通信（Chip-to-Chip Interconnect）的延迟问题，以及如何设计三维集成（3D Integration）架构来缓解平面布局带来的连接密度限制。对于离子阱，我们探讨了如何实现离子间的远距离、高保真纠缠态传输，例如利用光子媒介的连接方案。 软硬件协同设计： 强调了编译器和优化层在实现高效量子计算中的关键作用。解释了如何将高级的量子算法描述自动转化为针对特定硬件拓扑结构的最优脉冲序列，并实现动态错误缓解。我们分析了软件栈中如何集成错误预估模型，以便在错误尚未发生或尚未被纠错码捕获时，进行实时的控制补偿。 本书旨在为具备扎实线性代数和基础物理学背景的读者，提供一个全面、深入且侧重工程实现细节的量子计算进阶指南。它探讨的是“如何构建”和“我们离真正实现还有多远”，而非仅仅停留在概念的介绍层面。

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这本书的排版和字体选择真的让我眼前一亮。它不像我之前读过的一些科普读物那样，密密麻麻的文字让人望而生畏。相反，它采用了大量的留白，字体大小适中，读起来非常舒适，仿佛置身于一个宁静的书房，可以不受打扰地沉浸在知识的海洋里。我尤其喜欢它在关键概念和数据旁边配上的精美插图和图表，那些复杂的科学原理，通过直观的视觉呈现，立刻变得清晰明了。比如，关于温室效应的解释，书中用了一个非常形象的比喻，搭配上简单的示意图，让我一下就抓住了核心。我一直对气候变化的科学原理感到好奇，但很多时候，那些复杂的化学方程式和物理模型让我望而却步。这本书似乎预料到了我的困惑，用一种非常巧妙的方式，将深奥的科学知识“解构”成易于吸收的部分。它没有直接丢给我一堆难以理解的术语，而是循序渐进地引导我，从最基础的地球大气成分讲起，再到人类活动如何改变这一切。我特别期待书中关于不同地区气候变化影响的案例分析，我希望看到那些真实发生的故事，那些可能发生在身边，或者发生在遥远国度的经历，这样才能更深刻地体会到气候变化带来的挑战。这本书，我觉得，不仅仅是提供信息，更是试图建立一种情感上的连接，让读者在理性的认知之外，也能产生共鸣和同情。

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这本书的语言风格让我感到一种亲切和温暖。它没有那种居高临下的说教感，也没有过于学术的冷淡，而是用一种非常平和、娓娓道来的方式，向我讲述着关于地球的故事。我感觉作者就像一位老朋友，带着我漫步在地球的每一个角落，观察着她的变化，感受着她的脉搏。书中关于生物多样性受到的影响，以及那些曾经熟悉的物种正在悄然消失的描述，让我心中涌起一股淡淡的忧伤，也激起了我保护的欲望。我一直觉得，气候变化不仅仅是科学问题，更是伦理问题，是关于我们如何与自然和谐相处的问题。我希望这本书能够触及到这一点，用生动的故事和感人的细节，让我体会到地球生命的脆弱与珍贵。我期待书中能有关于一些正在遭受气候变化冲击的社区和人群的故事，他们的挣扎，他们的适应，他们的希望，这些鲜活的个体经历，远比冰冷的数字更能打动人心。我希望通过这本书，我不仅能了解到气候变化的“是什么”和“为什么”，更能体会到“有多么重要”和“有多么需要我们去关爱”。这本书，在我眼中，是一次心灵的洗礼，一次对地球母亲的深情回望，也是一次唤醒内心柔软的契机。

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哇，这本书的封面设计就足够吸引人了！那是一种深邃的蓝色，上面绘制着一个微微泛红的地球，仿佛在诉说着一个正在燃烧的故事。我迫不及待地翻开了扉页，脑海中浮现出各种各样的画面：冰川融化，海平面上升，极端天气频发……这些都是我日常在新闻中、在社交媒体上看到的，但总觉得隔着一层，不够真实，不够触及内心。我一直很想深入了解这一切究竟是怎么发生的，背后的原因是什么，以及我们每个人，哪怕只是普通人，到底能做些什么。这本书的书名《关注全球气候变化》正好击中了我的痛点，它传递出一种紧迫感和行动的号召，让我觉得这不仅仅是一本知识性的读物，更是一次与地球的对话，一次对未来的审视。我希望这本书能用一种引人入胜的方式，将复杂的气候科学变得易于理解，用鲜活的案例和数据，让我真切地感受到气候变化对我们生活的影响，不仅仅是遥远的北极熊，更是我们身边的每一个角落，我们呼吸的空气，我们喝的水，我们吃的食物。我期待它能提供清晰的脉络，让我理解从工业革命到今天的排放，从温室效应到各种气候现象的因果链条。更重要的是，我渴望从中找到希望，找到切实可行的解决方案，无论是政策层面的，还是个人生活方式上的改变。这本书，对我而言，不仅仅是了解一个全球性议题，更是为了唤醒自己内心的责任感，成为一个更具行动力的地球公民。

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我是一个非常注重实际应用的人，对于任何知识的学习，我总会思考它能带给我什么，我能从中获得什么。这本书的书名《关注全球气候变化》本身就带有一种行动导向，让我对接下来的内容充满了期待。我希望这本书不仅仅是对气候变化现状的描述，更重要的是，它能深入探讨解决之道。我迫切想知道，在国际层面，各国政府和组织是如何协作应对的？有哪些成功的案例可以借鉴？在科技领域，是否有突破性的技术正在涌现，能够帮助我们减缓甚至逆转气候变化？更让我关心的是，作为普通人，我们能在日常生活中做出哪些有效的改变？是减少能源消耗？改变饮食习惯？还是积极参与环保活动？我希望这本书能提供一套切实可行、甚至是“可操作”的指南。它应该能告诉我，比如，如何更有效地进行垃圾分类，如何在购买商品时做出更环保的选择，如何节能减排，甚至如何影响身边的人一起行动。我希望这本书能 empowering（赋予力量）我，让我不再感到对气候变化感到无力，而是相信自己也能成为改变的一部分。它应该能够点燃我内心的热情，让我愿意为之付出努力，并看到这些努力能够带来的积极影响。这本书，对我来说，就是一份行动的蓝图，一份赋予我力量的指南。

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我对这本书的期待，更多的是它所能激发的思考深度。我希望它不仅仅停留在知识的传递，而是能引发我对于人类社会发展模式、消费主义以及与自然关系的深刻反省。当读到关于全球气候变化的各种数据和预测时，我希望能引发我关于“我们想要的未来是什么样的？”的追问。这本书是否能帮助我理解，那些看似微不足道的个人选择，汇聚起来会产生怎样的蝴蝶效应？它是否能让我思考，作为现代社会的一员，我们如何在追求进步和舒适的同时，承担起对地球的责任？我希望这本书能提供一些挑战我固有观念的视角，让我看到一些隐藏在现象背后的深层问题。比如，经济增长与环境保护之间的张力，以及如何在两者之间找到平衡点。我期待它能提出一些富有启发性的问题，让我自己去寻找答案，而不是简单地接受既定的结论。这本书，对我而言，是打开一扇思考的大门，让我从更宏观、更长远的角度去审视我们与地球的关系，去思考我们应该为子孙后代留下一个怎样的世界。我希望在读完这本书后，我能带着一份更加成熟和负责任的态度，去面对未来的挑战。

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