虚拟现实与增强现实技术及其工业应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Michael Grafe

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2011-1

价格:69.00元

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isbn号码:9787313064264

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好的，这是一本关于量子计算与未来信息处理的图书简介。 --- 量子纠缠的奥秘：下一代计算范式与前沿应用 内容简介 本书深入探讨了量子计算领域从理论基石到前沿应用的全面图景。我们正处在一个技术转折点上，经典计算的极限正逐渐显现，而量子力学的奇异特性——叠加态与量子纠缠——正为信息处理带来了革命性的突破。本书旨在为读者提供一个既严谨又直观的框架，理解量子计算的本质、当前的硬件挑战，以及它将如何重塑密码学、材料科学、药物研发乃至人工智能的未来。 第一部分：量子力学的基石与信息论的重塑 本部分聚焦于支撑量子计算的物理学原理，并阐明它们如何转化为新的信息处理单元——量子比特（Qubit）。 第一章：从比特到量子比特 详细阐述经典比特（0或1）与量子比特（叠加态）的根本区别。引入狄拉克符号（Bra-Ket Notation）作为描述量子态的数学语言。探讨了量子叠加的直观理解和其在信息存储容量上的巨大潜力。 第二章：纠缠的魔力：非定域性的力量 深入剖析量子纠缠现象，即两个或多个量子比特之间存在的强关联性，无论它们相隔多远。本章通过贝尔不等式的实验验证，强调了纠缠态区别于任何经典关联的本质。阐述了纠缠态在构建高效量子门和实现量子隐形传态中的核心作用。 第三章：量子逻辑门与电路设计 介绍构成量子计算操作的基本单元：单比特门（如泡利门、哈达玛门）和多比特门（如CNOT门）。详细解析如何利用这些基本门搭建复杂的量子电路，以实现特定的计算功能。探讨量子电路的酉性要求，这是确保计算过程可逆且信息守恒的关键。 第四章：量子计算的性能度量与容错 讨论超越图灵机的计算模型，特别是量子计算的优势所在。引入量子体积（Quantum Volume）等关键性能指标，用于评估当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）设备的实际能力。重点讨论量子误差的来源（退相干、噪声）以及量子纠错码（如表面码）的设计原理，这是实现大规模、容错量子计算的必经之路。 第二部分：核心量子算法与计算范式 本部分将重点解析那些展示出超越经典计算能力的标志性算法，并介绍当前正在发展的混合量子-经典计算方法。 第五章：Shor算法的密码学冲击 详细剖析Shor算法的原理，即如何利用量子傅里叶变换（QFT）在多项式时间内分解大素数。本章将深入探讨该算法对现有公钥加密体系（如RSA和ECC）的颠覆性影响，并引出后量子密码学（PQC）的必要性与研究方向。 第六章：Grover算法：搜索的加速 讲解Grover算法在无结构数据库搜索问题上的平方加速优势。通过几何直观（如“旋转”搜索空间）来理解振幅放大机制。讨论该算法在优化问题和破解对称加密中的潜在应用。 第七章：变分量子本征求解器（VQE） 作为NISQ时代最重要的方法之一，VQE结合了经典优化器和量子处理器。本章详细介绍VQE的结构，包括 Ansatz 设计（参数化量子电路）和能量估计过程。重点展示其在分子电子结构计算中的应用，这是量子化学模拟的核心瓶颈。 第八章：量子模拟的潜力 区别于通用量子计算，量子模拟侧重于利用一个可控的量子系统来模拟另一个难以处理的物理系统。本章探讨了使用超导电路、离子阱等平台模拟强关联电子系统、拓扑材料和高能物理模型的具体方法和挑战。 第三部分：量子硬件的实现路径与工程挑战 量子计算的落地依赖于稳定、可扩展的物理实现。本部分系统梳理了当前主流的量子硬件平台及其工程难点。 第九章：超导电路量子计算 深入解析基于约瑟夫森结的量子比特，特别是Transmon和Fluxonium架构。讨论微波脉冲控制、读出机制，以及如何通过集成电路技术实现量子芯片的扩展与互连。重点分析低温环境（毫开尔文）对维持相干时间的关键作用。 第十章：囚禁离子与中性原子系统 介绍利用激光捕获和冷却的单个离子或原子作为量子比特的技术。阐述通过激光或射频场实现的精确操控，以及它们在长相干时间和高保真度量子门操作上的优势。讨论离子链的可扩展性挑战。 第十一篇：拓扑量子计算与硅基方案 探讨对环境噪声具有内在鲁棒性的拓扑量子比特（如Majorana零模）。介绍其理论构建和实验探索的复杂性。同时，关注半导体行业背景下的硅基量子点方案，及其在与现有CMOS技术兼容性方面的潜力。 第四部：量子技术对交叉领域的深远影响 本部分展望量子计算与其他前沿技术结合后可能产生的变革性影响，并讨论该领域面临的伦理与社会挑战。 第十二章：量子机器学习的范式转移 探讨如何将量子计算应用于机器学习任务，例如量子支持向量机（QSVM）和量子神经网络（QNN）。分析量子数据编码和量子特征空间映射如何可能加速训练过程或发现更复杂的模式。 第十三章：药物发现与材料设计的量子加速 详细阐述量子化学模拟如何精确预测分子和晶体的基态能量和反应路径，这是经典密度泛函理论（DFT）难以企及的精度。介绍在设计新型催化剂、高温超导体和高能电池材料方面的具体案例分析。 第十四章：后量子时代的网络安全与量子通信 在Shor算法普及的背景下，系统介绍后量子密码学（Post-Quantum Cryptography）的五大流派：基于格的密码学、基于哈希的密码学、基于代码的密码学、多变量多项式和基于同源性的密码学。同时，介绍量子密钥分发（QKD）作为信息安全保障的另一支重要力量。 第十五章：伦理考量与人才培养 探讨量子霸权（Quantum Supremacy）概念的社会影响，以及量子技术对现有经济结构可能带来的颠覆性变化。讨论如何构建跨学科的人才梯队，以应对未来对量子工程师和理论科学家的巨大需求。 --- 本书内容严谨，结构清晰，是量子信息科学研究人员、高技术领域工程师、以及对下一代计算技术抱有浓厚兴趣的专业人士的必备参考书。通过对基本原理、核心算法和工程实践的全面梳理，读者将能深刻理解量子计算技术从实验室走向产业化的复杂旅程。

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这本书的叙述风格极其严谨，简直就像是给领域内的专家们撰写的一份深度报告。它在理论基础的阐述上毫不含糊，从最底层的数学原理到复杂的算法模型，都有深入的挖掘和详尽的推导过程。我感觉作者在构建知识体系时，是采用了“自底向上”的结构，确保每一个应用层面的讨论都有坚实的理论后盾。阅读过程中，我不得不时常停下来，翻阅其他参考资料来完全消化某个段落的论证，这对于希望真正掌握其核心机制的读者来说，是极大的挑战，但也带来了无与伦比的成就感。它不是那种轻描淡写的科普读物，而是真正意义上的技术专著，每一个公式、每一个论断似乎都经过了无数次的推敲和验证，充满了学术的严谨性。

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这本书的目录结构设计得极为巧妙，它没有采用传统的按技术分支划分的线性结构，而是以“问题驱动”为导向展开叙事。比如，它会先提出一个工业界普遍存在的难题，然后层层剥茧，引入所需的技术模块来解决这个难题，最后再总结这种集成方案的整体效益。这种叙事手法极大地提高了阅读的沉浸感和代入感，让人仿佛置身于一个技术攻关的项目组中，与作者共同面对挑战。而且，书中的术语解释也处理得非常人性化，对于一些高度专业化的词汇，作者往往会用一个具体的、贴近日常工业场景的比喻来进行类比说明，确保了即便是初次接触该领域的人也能快速抓住核心概念，避免了被晦涩的专业术语卡住的尴尬局面。这使得本书的适用范围远超我的最初预期。

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了，封面那种深邃的蓝紫色调，配上那些抽象的几何图形和光线线条，一下子就抓住了我的眼球。我拿到书的时候，第一感觉是它很有分量，纸张的质感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，让人觉得内容一定很扎实。内页的排版也很舒服，字体大小适中，行距留得恰到好处，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。尤其值得一提的是，书中穿插的一些插图和图表，它们的色彩运用和细节刻画都非常精湛，很多复杂的概念通过这些视觉辅助材料一下子就变得清晰明了。这种对细节的关注，从封面到内页，都体现了出版方对这本书的用心。我本来还担心市面上很多技术书籍的封面都比较平庸，但这本完全打破了我的预期，它本身就是一件艺术品，摆在书架上都显得很有品味。

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读完这本书，我的总体感受是一种思维方式的重塑。作者在引言中提出的一些关于未来工作模式的愿景，虽然听起来有些宏大，但由于其论证链条异常坚固，我开始认真思考这些技术将如何颠覆我们现有的工作流。它不仅仅是提供了一套工具的说明书，更像是一种看待问题和解决问题的新哲学。特别是书中探讨的“人机协作效率模型”那几章，它并没有简单地赞美自动化，而是深刻分析了人类直觉与机器精确性如何实现最优耦合。这种辩证性的思考，让我意识到，技术进步的真正意义不在于取代，而在于增强。我感觉我的知识框架被彻底打开了，不再局限于单一的技术点，而是开始从系统集成和人本位设计的角度去审视一切。

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我最欣赏这本书的地方在于，它不像很多技术书籍那样，只停留在理论介绍或浅尝辄止的案例演示上。这本书的后半部分，简直就是一本“实战手册”，它详尽地描述了将这些尖端技术整合进传统工业流程的各个环节。作者似乎是完全站在一线工程师的角度来撰写，细致入微地指出了在实际部署中可能遇到的兼容性问题、性能瓶颈，以及相应的优化策略。比如，关于数据采集和实时渲染同步的部分，书中给出的多线程处理方案，我立刻就能联想到在我们的生产线上进行优化。这种“知其所以然”又“知其所以当为”的论述方式，让我觉得作者不仅是理论大师，更是一位经验丰富的实践家，这本书的价值也因此大大提升，它真正跨越了学术研究与工业实践之间的鸿沟。

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