Classical and Quantum Information Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Desurvire, Emmanuel

出品人:

页数:714

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780521881715

丛书系列:

图书标签:

• 信息论
• 量子信息
• 经典信息
• 通信理论
• 编码理论
• 熵
• 信道容量
• 量子计算
• 量子通信
• 统计物理

《经典与量子信息理论》并非一本关于历史、哲学或虚构故事的书。它深入探索的是信息在两种截然不同的物理学框架下的本质、传播和处理方式。 信息：基本概念的颠覆 在经典信息理论的框架下，信息被视为一种连续或离散的量，可以被精确地编码、存储和传输。想象一下，我们用二进制的0和1来代表任何信息，从一段文字到一张图片。这里的核心是信息的确定性，每个比特（bit）要么是0，要么是1，绝无含糊。香农的信息论为我们理解信息的度量（比特）、信道容量以及如何可靠地编码信息奠定了基石。我们学会了如何识别和纠正噪声，如何在有限的带宽内传输尽可能多的信息。这是一种基于宏观世界直觉的理论，它解释了我们日常使用的通信技术，如电话、互联网和无线电广播的底层原理。 然而，当我们将视角转向微观的量子世界，信息的概念发生了一次深刻的转变。量子信息理论的核心在于“量子比特”（qubit）。与经典比特不同，量子比特可以处于0和1的叠加态（superposition），也就是说，它同时拥有0和1的可能性，直到我们对其进行测量，才会坍缩到一个确定的状态。这种叠加态的存在，为信息带来了前所未有的可能性。 量子纠缠：超越空间的关联 除了叠加态，量子世界还展现出一种更为奇特的现象——量子纠缠（entanglement）。当两个或多个量子比特发生纠缠后，它们之间会建立起一种神秘的关联，无论它们相距多远。测量其中一个纠缠量子比特的状态，会瞬间影响到其他纠缠量子比特的状态，这种关联的速度甚至超越了光速。这种“幽灵般的超距作用”，是经典物理学无法解释的。量子纠缠是构建量子通信和量子计算的基石，它允许我们进行更强大的信息处理和更安全的通信。 量子计算：计算能力的飞跃 量子信息理论最令人兴奋的应用之一便是量子计算（quantum computing）。经典计算机通过操纵比特的0和1状态进行计算，而量子计算机则利用量子比特的叠加态和纠缠态来执行计算。这意味着量子计算机能够同时探索大量的可能性，从而在某些特定问题上展现出远超经典计算机的计算能力。例如，在破解大数质因数分解（对当前加密技术构成威胁）或模拟复杂的分子结构（对药物研发至关重要）等问题上，量子计算机有望带来革命性的突破。 量子通信：安全的新纪元 在通信领域，量子信息理论同样开辟了新的道路，尤其是在信息安全方面。量子密钥分发（quantum key distribution, QKD）利用量子力学的原理，使得通信双方能够生成一套绝对安全的加密密钥。任何试图窃听密钥的行为都会不可避免地干扰量子状态，从而被通信双方察觉。这为我们提供了比现有加密技术更高级别的安全保障，有效应对未来可能出现的量子计算威胁。 理论的融合与挑战 《经典与量子信息理论》正是将这两大理论体系进行梳理、比较和融合。它会首先回顾经典信息理论的数学框架和核心概念，为读者建立坚实的基础。随后，它将引入量子力学的基本原理，并解释这些原理如何改变我们对信息的理解。书中将详细阐述量子比特、叠加态、量子纠缠等核心概念，并介绍量子信息处理的基本操作，如量子门（quantum gates）和量子线路（quantum circuits）。 此外，本书还会探讨量子信息理论在各个领域的潜在应用，包括量子通信、量子计算、量子传感以及量子模拟。它会深入分析当前的研究进展，并指出存在的理论挑战和技术瓶颈。读者将了解到，虽然量子信息理论充满了诱人的前景，但要实现其全部潜力，仍需要克服诸多技术难题，例如量子比特的相干性（coherence）维持、量子误差纠正（quantum error correction）以及可扩展的量子硬件构建等。 这本书旨在为那些对信息科学的深层机制感兴趣的读者提供一个全面的视角。它不仅是理论知识的传授，更是对信息本质的一次哲学性探索，从经典确定性的世界，走向充满概率和叠加的量子领域，展现出信息作为一种基本物理实在的深刻内涵。它将帮助读者理解，我们对信息的掌握程度，以及信息在宇宙中的角色，正在被不断重塑。

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这本书的价值，绝非仅停留在对已知理论的复述上，它更像是一份对未来研究方向的温柔邀请函。在涉及一些跨学科应用的部分，比如与新兴计算范式的结合点上，作者展现出了惊人的前瞻性。我留意到其中关于信息熵和物理实在之间微妙联系的讨论，那段文字的论述角度非常新颖，它没有急于给出一个确定的答案，而是巧妙地设置了一系列开放性的问题，引导读者自行深入思考。这对于那些正在寻找研究课题的博士生或者青年学者来说，无疑是极大的启发。全书的结构安排也体现了极高的逻辑性，从基础的公理化构建到复杂的应用案例，层层递进，没有丝毫的跳跃感。我尤其赞赏作者在处理争议性理论时的中立和审慎态度，他没有偏袒任何一方，而是公正地呈现了不同学派的观点及其局限性，这为我们构建一个全面的知识图谱提供了必要的平衡视角。读完这本书，我感觉自己的研究视野被极大地拓宽了，很多原本看似孤立的问题，现在都能在这个宏大的理论框架下找到关联。

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从装帧和纸张的选择来看，出版方显然也投入了极大的心血。纸张的质感厚实，印刷的油墨浓郁，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显低于阅读其他印刷品。这种对阅读体验的尊重，在学术书籍中是越来越少的了。内容上，这本书最让我称道的一点是它对“直觉”的培养作用。很多高深的理论，仅仅通过数学推导是很难真正抓住其精髓的，但这本书在引入复杂数学工具之前，总是会先提供一个强有力的、可操作的物理或信息学直觉模型。比如，它在解释某种纠缠态的构建时，所使用的类比是如此生动形象，以至于我几乎能“看到”信息是如何在量子系统中被编织和传递的。这种教学方法的成功，源于作者深厚的教学经验和对学科本质的深刻理解。这本书不只是教你“是什么”，更重要的，它教你“为什么会是这样”，这种对根本原因的探求精神，是任何一个严肃的科研工作者都梦寐以求的学习收获。

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这本书的阅读体验，坦白说，是一场智力上的马拉松，但绝对是酣畅淋漓的那种。我几乎是捧着它度过了好几个不眠之夜，原因无他，书中那些深入浅出的论证结构，总能在我以为自己已经领悟时，抛出一个更深层次的视角。特别是涉及到某些复杂系统的建模部分，作者并未采用那种一笔带过、直接给出结论的做法，而是耐心地用一系列类比和图示将抽象的数学语言“翻译”成了更易于我们日常思维理解的图像。举个例子，关于某个核心原理的阐述，书中用了整整一章的篇幅来构建一个虚拟的实验场景，这个场景的设计之巧妙，简直令人拍案叫绝。它极大地降低了理解门槛，同时也确保了理论的精确性没有丝毫妥协。这种行文风格，既有老派学者的扎实功底，又融入了当代教育者对受众体验的深刻洞察。我感觉自己仿佛被一位技艺高超的向导带领着，穿梭于信息世界的最深处，每走一步都有新的发现和震撼。它对于培养读者的批判性思维和独立解决问题的能力，有着不可替代的助益。

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这本书的封面设计极具吸引力，那种深邃的蓝色调和点缀其间的金色线条，仿佛在向读者诉说着宇宙深处的奥秘。初翻开扉页，一股严谨而专业的学术气息扑面而来，字体选择典雅而不失现代感，排版清晰有序，让人感到这不仅仅是一本教科书，更像是一件精心打磨的艺术品。我对物理学和信息科学交叉领域的探索一直抱有浓厚的兴趣，这本书的选材显然精准地抓住了这个热点，它不仅仅是知识的堆砌，更像是为我们搭建了一个通往前沿研究的精致阶梯。阅读过程中，我发现作者在概念的引入上非常细腻，即便是对于初学者，也能循序渐进地理解那些抽象的数学框架。特别是对于基础理论的梳理，几乎可以说是教科书级别的典范，每一个公式的推导都详略得当，保证了逻辑的严密性，又不会让人在细节中迷失方向。这种平衡的把握，在同类书籍中是相当少见的，它既能满足资深研究人员对深度和广度的要求，也能让渴望入门的新手建立起坚实的知识地基。我特别欣赏它在理论阐述中所展现出的那种对学科历史脉络的尊重，使得读者在学习现代理论的同时，也能对信息科学的演进有一个宏观的认知。

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这本书的参考文献部分简直是一座宝库，它不像是简单的引用列表，更像是为渴望深究的读者精心绘制的地图。我发现许多近期的、非常前沿的期刊论文都被囊括其中，这表明作者的知识更新速度非常快，也体现了他对学术前沿的持续关注。在内容编排上，作者非常注重理论的自洽性和体系的完整性，每一个章节的过渡都如同精密机械的啮合般流畅自然。我特别喜欢作者在关键定义旁标注的“历史备注”，这些简短的插叙，往往能揭示一个重要概念背后的思想演变过程，使冰冷的公式也带上了人性的温度。这种对细节的执着，使得这本书的学术严谨度达到了一个极高的水准。对于希望通过自学来掌握这一领域复杂知识体系的读者而言，这本书的难度虽然不低，但其详尽的注释和清晰的脉络，极大地降低了“迷路”的风险。它真正做到了，既是案头的工具书，也是值得反复研读的学术经典。

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