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出版者:

作者:Keillor, Garrison

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页数:0

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价格:54.00 元

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isbn号码:9781565118157

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《量子计算的基石：信息论与编码理论前沿进展》 作者： 李明    出版社： 科学技术文献出版社 ISBN： 978-7-5045-9876-5 定价： 188.00 元 --- 内容简介 本书深入探讨了信息论和编码理论领域中最为核心且富有挑战性的前沿课题，特别关注其在下一代计算范式——量子计算——中的应用与影响。它并非一本面向初学者的导论，而是为具备扎实数学基础和信息科学背景的研究人员、高级工程师和博士生量身定制的专业著作。全书结构严谨，逻辑清晰，从信息量的数学度量出发，逐步深入到复杂的信道容量极限、纠错理论的最新突破，以及信息论如何指导和限制量子信息处理的效能。 第一部分：经典信息论的深化与扩展 (The Deep Dive into Classical Information Theory) 本书的开篇聚焦于对香农信息论的现代诠释和延伸。 第1章：信息量与复杂度的重新审视 本章超越了传统的熵（Entropy）概念，详细阐述了互信息（Mutual Information）、条件熵（Conditional Entropy）的几何解释及其在高维数据空间中的行为。重点分析了稀疏表示理论（Sparse Representation Theory）如何与信息瓶颈原理（Information Bottleneck Principle）相结合，以提取数据中最本质的低秩结构。深入探讨了算法信息论（Algorithmic Information Theory），特别是科尔莫哥洛夫复杂度（Kolmogorov Complexity）在衡量数据不可压缩性方面的理论局限与实际应用价值。此外，本章还引入了相对熵（Relative Entropy，Kullback-Leibler Divergence）的变体，如詹森-香农散度（Jensen-Shannon Divergence），并阐述了它们在机器学习模型比较中的严格数学依据。 第2章：信道容量的极限分析 本章致力于探讨在各种非理想信道模型下的容量极限。详细解析了高斯信道（Gaussian Channel）的加性白高斯噪声（AWGN）下的香农极限推导，并扩展至更复杂的记忆性信道（Fading Channels）和非平稳信道（Non-Stationary Channels）。一个核心讨论点是“擦除信道”（Erasure Channel）和“有损压缩”（Lossy Compression）的边界条件。书中引入了多用户信息论（Multi-User Information Theory）的经典模型，如广播信道（Broadcast Channel）和交集信道（Converse Channel）的最小功率与最大容量权衡，并辅以最新的研究成果，例如在网络编码（Network Coding）中实现信息流的最优路由。 第3章：现代编码理论的几何视角 本部分着重于代数编码和几何编码技术。详细介绍了循环码（Cyclic Codes）、BCH 码和里德-所罗门码（Reed-Solomon Codes）的结构化构造。更重要的是，本章深入研究了格子理论（Lattice Theory）在编码中的应用，如最短向量问题（SVP）与最近邻问题（ANN）在解码中的作用。对LDPC 码（Low-Density Parity-Check Codes）的Tanner 图表示、消息传递算法（Belief Propagation）及其在达到香农极限附近的卓越性能进行了详尽的分析和证明。最后，引入了极化码（Polar Codes）的构建过程，展示了其理论上实现信道容量的渐近最优性。 第二部分：量子信息论与编码理论的交汇 (The Nexus of Quantum Information and Coding) 本书的后半部分将视角转向量子世界，探讨信息论在量子力学框架下的重新定义。 第4章：量子信息量的度量与基本定理 本章奠定了量子信息论的数学基础。详细介绍了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）、量子互信息（Quantum Mutual Information）及其在判断量子态纠缠度（Entanglement）中的作用。核心内容包括子系统不可分离性（Subsystem Separability）的判据，以及对“可压榨性”（Compressibility）的量化——即纠缠熵（Entanglement Entropy）。书中严格证明了量子信道容量定理（Quantum Channel Capacity Theorem），即舒尔-霍尔沃斯定理（Holevo's Theorem），并讨论了在存在噪声（如退相干）情况下，如何定义和计算纠错量子信道容量（Error-Correcting Capacity）。 第5章：量子纠错码（QECC）的结构与实现 本章是关于如何在物理层抵抗量子噪声的关键章节。首先对泡利群（Pauli Group）及其作用下的位翻转（Bit Flip）和相位翻转（Phase Flip）噪声模型进行了分类。随后，重点分析了隐秘码（Subsystem Codes）和表面码（Surface Codes）。书中详细阐述了拓扑量子纠错码（Topological Quantum Error Correction）的构造，特别是牛津码（Color Codes）和表面码的稳定子（Stabilizer Formalism）。对弛豫时间（Relaxation Time）和错误阈值（Error Threshold）的计算进行了详尽的数学推导，解释了这些参数如何决定物理比特的可扩展性。 第6章：量子信息论的前沿应用：后香农时代 本书的收官部分聚焦于当前研究的热点和未来方向。深入探讨了多址量子信道（Multiple-Access Quantum Channels）和量子中继器（Quantum Repeaters）的理论容量。讨论了随机纠错码（Randomized Codes）在提高平均性能方面的潜力，以及渐近量子信息论（Asymptotic Quantum Information Theory）在处理有限块长（Finite Blocklength）时的修正方法。最后，本章对张量网络（Tensor Networks）在模拟多体量子系统和高效表示高维量子态方面的潜力进行了信息论视角的评估，并展望了与变分量子本征求解器（VQE）等算法的交叉研究领域。 --- 读者对象 本书适合于信息与通信工程、理论物理、计算机科学（特别是量子计算方向）的研究生和专业研究人员。阅读本书需要具备扎实的线性代数、概率论以及基础的量子力学知识。 推荐理由 本书是信息论与编码理论领域中少有的，能够将经典理论的深度与量子计算的前沿需求紧密结合的专著。它不仅提供了严谨的数学证明，更重要的是，它通过信息的视角，为理解和设计下一代计算和通信系统提供了统一的理论框架。其对量子纠错码的详细解析，尤其对表面码和拓扑编码的深入探讨，使其成为该领域不可或缺的参考书。

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坦率地说，这本书的开篇略显晦涩，我差点因为那几页过于诗化和抽象的描述而放弃。但一旦坚持下去，你会发现自己被拖入了一个充满奇诡色彩的现实扭曲空间。作者的想象力简直是天马行空，他构建的世界观既有逻辑上的自洽性，又充满了令人惊叹的超现实主义元素。这本书的阅读体验是高度主观的，每个人读完后的感受可能会大相径庭，因为它更像是一面镜子，映照出读者自身最深层的恐惧和渴望。我个人对其中关于“秩序与混乱”的辩证思考留下了极其深刻的印象，作者并没有给出简单的答案，而是将这个永恒的命题赤裸裸地摆在了我们面前，任由我们去争论和体验。这本书的后劲非常足，即使读完很久，书中的某些意象依然会在不经意间跳出来，让人回味无穷。它不是那种能让你哈哈大笑的轻松之作，但它无疑能极大地拓宽你对文学边界的认知，是一次挑战自我思维定势的绝佳机会。

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我必须得说，我对这本书的整体观感是复杂而又充满敬意的。它像是一部未被完全解开的密码，每一章都在抛出一个新的线索，却又巧妙地留下了更多的空白等待读者自己去填补。作者的笔触冷峻而克制，尤其是在处理那些沉重的主题时，没有过多的煽情，而是用精准的对比和意象来烘托气氛，这种处理方式非常高明，避免了落入俗套。我注意到书中多次运用了环境的描写来映射人物的内心世界，比如那片总是笼罩在薄雾中的沼泽地，简直就是角色集体无意识的完美投射。对我个人而言，这本书的哲学思辨性远超其情节本身，它迫使我停下来，去思考那些我们习以为常却从未深究的命题。这种阅读体验是需要精力和专注力的，它不适合浮躁地消磨时间，而是要求你全身心地投入到作者构建的那个迷宫之中。读完合上书本的那一刻，感觉自己像是刚从一场漫长而富有启发的梦境中醒来，虽然有些疲惫，但精神上却获得了极大的满足。

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这本书给我的感觉，就像是走进了一个精心布置的古董展览馆，每一件展品都散发着历经岁月沉淀的光泽，讲述着不为人知的故事。作者的文风带着一种老派的优雅和对古典文学的深刻致敬，他的遣词造句考究，充满了韵律感，读起来简直是一种享受。我特别喜欢书中对那些边缘人物的刻画，他们或许不是故事的主角，但他们的存在却如同夜空中最亮的星，照亮了主人公道路上的某些晦暗角落。书中关于记忆与遗忘的主题探讨得尤为深刻，作者似乎在质疑我们所依赖的“真实”究竟有多少是构建出来的幻象。这种对存在本质的追问，让这本书拥有了超越一般小说的深度。我发现自己在阅读过程中，会不自觉地放慢速度，试图去捕捉作者藏在字里行间的每一个微小的情绪波动。如果你是一个追求语言美感，并且热衷于探索记忆、身份这些宏大主题的读者，那么这本书无疑会成为你书架上的一颗璀璨明珠。

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这本《Pretty Good Bits》实在让人眼前一亮，读完之后感觉像是进行了一次精神上的洗礼。书中的叙事结构非常精妙，作者似乎对人性的理解达到了一个非常深刻的层次，每一个角色的转变都显得那么自然而然，又充满了宿命感。我尤其欣赏作者在描绘细节时的那种细腻，那种近乎于苛刻的打磨，使得整个故事的画面感极强，仿佛每一个场景都能在脑海中清晰地浮现出来。最让我震撼的是作者对于时间流逝的把握，那种不紧不慢却又步步紧逼的节奏感，让人在阅读过程中既能感受到宁静，又始终被一种莫名的张力所牵引。坦白说，很少有书籍能让我产生如此强烈的代入感，感觉自己就是书中的一员，经历了角色的所有挣扎与释怀。这本书的语言风格是那种古典与现代交织的独特美感，既有文学性的厚重，又不失现代对话的流畅。它不是那种读完就忘的快餐文学，而是那种需要反复咀嚼、每次重读都会有新发现的宝藏。我强烈推荐给所有热爱深度阅读、追求精神共鸣的读者。

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如果用一个词来形容《Pretty Good Bits》，我会选择“结构主义的胜利”。这本书的组织架构简直是教科书级别的范本，所有的元素——人物关系、叙事线索、甚至是一些看似不经意的道具——都在最后汇聚成一个令人拍案叫绝的整体。我花了大量的时间去梳理其中复杂的时间线索和多重叙事视角，每一次梳理都能发现新的联系和巧妙的伏笔。作者在处理多线叙事时的功力令人叹服，他能够在不同的时空之间自由穿梭，而读者却始终能保持清晰的脉络感，没有丝毫的迷失。这种对形式的极致追求，让这本书的阅读体验变成了一场智力上的盛宴。我尤其喜欢作者在构建高潮部分时所采用的那种层层递进、如同海啸般席卷而来的力量感，所有的铺垫都在那一刻得到了完美的释放。当然，对于习惯于线性叙事的读者来说，这本书可能需要一些适应时间，但只要跨过初期的门槛，你将获得无与伦比的阅读回报。它不是一本轻松愉快的读物，但它绝对是值得你投入时间的硬核文学作品。

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