第12届亚洲固态离子学术会议论文集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:武汉理工大学出版社

出品人:

页数:1182

译者:

出版时间:1970-1

价格:200.00元

装帧:

isbn号码:9787562931591

丛书系列:

图书标签:

• 固态离子
• 亚洲固态离子学术会议
• 材料科学
• 电化学
• 能源材料
• 电池
• 固体物理
• 无机化学
• 纳米材料
• 功能材料

《现代量子信息科学前沿进展》 一、本书概览 《现代量子信息科学前沿进展》是一部汇集了当前量子信息领域最尖端研究成果的学术专著。本书聚焦于量子计算、量子通信、量子测量和量子模拟等核心方向，系统梳理了理论基础、实验技术突破以及未来应用潜力。全书内容高度专业化，力求为该领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一份全面、深入且具有前瞻性的参考资料。本书的撰写团队由多位国际知名的物理学家和计算机科学家组成，确保了内容的权威性与前沿性。 二、核心内容结构与深度解析 本书共分为八个主要章节，每一章都代表了量子信息科学的一个关键分支。 第一章：量子力学基础的再审视与信息论基础 本章首先回顾了量子力学的基本公设，但重点在于从信息论的角度重新审视量子态的表征、量子测量的非定域性（Nonlocality）以及熵的概念在量子系统中的特殊意义。详细探讨了冯·诺依曼熵、纠缠熵（Entanglement Entropy）的计算方法及其在描述多体系统量子相变中的作用。引入了量子信息论中的基本度量，如量子相对熵（Quantum Relative Entropy）和保真度（Fidelity），并讨论了它们在比较不同量子态和评估量子过程中的重要性。 第二章：量子计算的理论模型与复杂性分析 本章深入探讨了主流的量子计算模型，包括量子电路模型、绝热量子计算（Adiabatic Quantum Computation）和拓扑量子计算（Topological Quantum Computation）。重点分析了Shor算法和Grover算法的最新优化版本，并详尽论述了量子计算复杂性理论中的BQP（Bounded-error Quantum Polynomial time）类定义。特别辟出一节，专门讨论了近期在量子霸权（Quantum Supremacy）实验中涉及的随机电路采样问题（Random Circuit Sampling）的理论复杂度界限。此外，本章还涵盖了度量无关量子计算（Measurement-Based Quantum Computation, MBQC）的最新进展，强调了簇态（Cluster State）制备在其实践中的挑战与机遇。 第三章：容错量子纠错码的构建与性能评估 量子比特的退相干是实现大规模量子计算的根本障碍。本章集中讨论了实现容错计算的关键技术——量子纠错码。详细介绍了表面码（Surface Code）的拓扑结构、稳定子测量方案以及阈值定理（Threshold Theorem）的精确表述。同时，本书也对非表面码（如扭曲码、分形码）进行了比较分析，重点探讨了低密度奇偶校验码（LDPC Codes）在量子纠错中的潜力，包括其编码效率和解码复杂度的权衡。本章的实践部分，涉及了如何在有限噪声水平下，设计和优化错误检测与恢复的反馈回路。 第四章：超导量子电路与离子阱系统的实验进展 本章聚焦于两种最具潜力的物理实现平台。关于超导量子比特，详细介绍了Transmon、Fluxonium等不同类型的量子比特的能级结构、耦合方式以及微波脉冲控制技术。特别关注了可扩展性设计，包括芯片级的布线、串扰抑制和三维集成技术。对于离子阱系统，重点阐述了如何利用激光冷却和拉曼过程实现高保真度的单比特和双比特门操作，特别是“量子数据总线”的概念，即如何利用离子的运动模式在不同离子阵列之间安全高效地传输量子信息。本章还比较了它们在相干时间、门保真度和可扩展性方面的优劣。 第五章：基于拓扑材料的量子信息处理探索 这是一个新兴且快速发展的领域。本章探讨了利用拓扑量子比特（如Majorana零模）来实现本质上抵抗局部扰动的量子计算。详细介绍了马约拉纳费米子的物理起源，例如在拓扑超导体与半导体纳米线异质结构中的探测。本章深入分析了如何通过对这些准粒子进行“编织”（Braiding）操作来实现拓扑量子门，并讨论了当前实验中实现稳定马约拉纳态面临的挑战，如界面缺陷的控制。 第六章：量子通信与量子网络技术 本章涵盖了量子密钥分发（QKD）的最新进展，从经典的BB84协议到更具安全性的基于环路对称性的协议（如Twin-Field QKD）。更重要的是，本章将重点放在量子中继器（Quantum Repeater）的原理与实现上。详细分析了纠缠交换（Entanglement Swapping）和纠缠提纯（Entanglement Purification）在长距离量子通信中的应用，并讨论了基于固态存储器（如稀土掺杂晶体）的量子存储技术的性能瓶颈。本书还展望了量子互联网的架构设计，包括节点间的同步和路由机制。 第七章：量子模拟：从凝聚态物理到高能物理 量子模拟被视为在当前“噪声中等规模量子”（NISQ）时代探索复杂物理系统的有效途径。本章区分了模拟（Analog）和数字（Digital）量子模拟。详细介绍了使用光晶格中的超冷原子来模拟Hubbard模型、自旋液体以及非厄米物理系统（Non-Hermitian Physics）。对于凝聚态物理的应用，重点讨论了如何通过模拟来理解高温超导体的未解之谜。在模拟高能物理方面，探讨了如何用量子系统模拟量子场论中的非微扰动力学。 第八章：量子人工智能与机器学习的新范式 本章探讨了量子计算如何赋能人工智能领域。内容包括量子支持向量机（QSVM）、量子神经网络（QNN）的构建和训练机制。重点分析了变分量子本征求解器（VQE）等混合量子-经典算法在化学模拟和材料科学中的应用潜力，以及这些算法在处理大规模数据集时的优势与局限性。本章还讨论了量子梯度估计的效率，以及如何设计更优化的量子特征映射（Quantum Feature Mapping）来捕捉经典数据中难以发现的关联结构。 三、本书的特色与价值 本书的独特价值在于其跨越了纯理论与尖端实验的鸿沟。它不仅提供了量子信息科学的坚实理论框架，还对当前全球顶尖实验室的实验设置和面临的工程难题进行了细致的剖析。书中包含大量的数学推导、物理图示和最新的实验数据对比，旨在帮助读者建立一个多维度、立体化的知识结构，为未来在该领域进行原创性研究奠定坚实的基础。对于希望了解量子技术如何从基础科学走向下一代信息技术的人士而言，《现代量子信息科学前沿进展》是不可或缺的工具书。

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