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出版者:人民大學

作者:蘇俊

出品人:

頁數:302

译者:

出版時間:2004-8

價格:29.00元

裝幀:

isbn號碼:9787300044040

叢書系列:

圖書標籤:

• 數據庫
• 數據庫基礎
• SQL
• 數據管理
• 數據建模
• 關係型數據庫
• MySQL
• Oracle
• PostgreSQL
• 數據庫設計

好的，這是一本關於量子計算與信息科學的深度專著的簡介。 --- 量子計算與信息科學：理論基石與前沿應用 本書關鍵詞： 量子力學基礎、量子信息論、量子計算模型、量子算法、量子糾錯碼、量子密碼學、物理實現、前沿應用 頁數： 約 980 頁（正文） 目標讀者： 物理學、計算機科學、數學、電子工程等相關專業的本科高年級學生、研究生、科研人員以及對未來計算範式抱有濃厚興趣的專業人士。 內容概述： 本書旨在構建一座堅實的橋梁，連接微觀世界的奇特物理定律與宏大計算能力的革命性飛躍。它係統而深入地探討瞭量子信息科學的理論框架、核心概念、關鍵算法及其在不同物理係統中的實現路徑。與側重於傳統經典數據結構和代數運算的教材不同，本書將讀者完全沉浸於概率幅、疊加態和量子糾纏的奇妙領域，為理解和掌握下一代計算技術奠定無可替代的理論基礎。 第一部分：量子力學的物理基石（The Physical Foundations of Quantum Mechanics） 本部分是理解量子計算的先決條件，它以一種高度抽象和數學化的方式，重新審視瞭量子理論的核心要素，並將其轉化為適用於信息處理的語言。 第 1 章：經典物理學的局限與量子化 迴顧牛頓力學與麥剋斯韋電磁學的經典描述，引入普朗剋黑體輻射、光電效應的解釋，為理解量子假設的必要性鋪平道路。著重介紹能級量子化和波粒二象性。 第 2 章：量子態的數學描述 詳細闡述狄拉剋符號（Bra-Ket 符號）的嚴格定義，引入希爾伯特空間的概念。討論態矢的歸一化、投影公設以及量子態的演化——薛定諤方程和密度算符的引入，尤其關注混閤態的描述。 第 3 章：基本量子力學操作 深入分析自伴隨算符（觀測量的數學錶示）、本徵值與本徵態。詳述角動量（特彆是自鏇）的量子力學處理，這是量子比特物理實現中最常見的自由度。討論量子測量過程的不可逆性與概率詮釋。 第 4 章：多體係統與量子糾纏的起源 將理論從單粒子擴展到多粒子係統。重點講解張量積空間、可分離態與糾纏態的區分。引入貝爾不等式的物理意義及其作為非定域實在性證據的地位，為後續的量子信息處理的“非經典性”提供物理依據。 第二部分：量子信息論與基本操作（Quantum Information and Elementary Operations） 本部分將物理概念轉化為信息處理單元——量子比特（Qubit）——並構建執行信息操作所需的“量子門”工具箱。 第 5 章：量子比特：信息的新載體 定義單量子比特的狀態錶示。詳述泡利矩陣（Pauli Matrices）作為基礎單比特邏輯門的作用。引入羅德裏格斯鏇轉公式，將量子門操作理解為希爾伯特空間中的鏇轉。 第 6 章：多比特操作與通用量子門集 係統介紹多量子比特的張量積空間。深入分析 CNOT（受控非門）作為構建通用量子邏輯的關鍵。證明 {Hadamard, Phase Gate, CNOT} 構成一個通用的、可實現任何酉變換的量子門集。 第 7 章：量子信息量的度量 超越經典香農熵，引入馮·諾依曼熵（Von Neumann Entropy）來度量量子態的混雜程度。詳細討論量子互信息、量子信道容量的概念，並引入量子隱私和安全性的信息論基礎。 第 8 章：量子糾錯碼的原理 量子態的脆弱性要求引入糾錯機製。本章專注於理解量子錯誤的類型（位翻轉、相位翻轉、聯閤錯誤）。介紹經典漢明碼到量子漢明碼的推廣，並詳細推導並分析Shor的9量子比特代碼和Steane的[7,1,3]碼的編碼與譯碼過程，強調穩定子理論在糾錯中的核心作用。 第三部分：核心量子計算模型與算法（Core Models and Algorithms） 本部分是本書的計算核心，專注於描述量子計算機如何工作，以及它們相對於經典計算機的潛在加速來源。 第 9 章：量子電路模型與量子圖靈機 形式化描述量子計算的執行框架——量子電路圖。討論如何將任意酉矩陣分解為有限門的序列。簡要介紹量子圖靈機（QTM）的理論模型及其與量子電路模型的等價性。 第 10 章：量子並行性與超綫性加速 深入探討量子疊加態如何導緻指數級並行性。重點分析Deutsch-Jozsa 算法，作為第一個展示量子加速的算法，並解釋其局限性。 第 11 章：振幅放大：Grover 搜索算法 詳細推導 Grover 算法的迭代步驟，包括擴散算符和反射算符的幾何意義。分析其 $mathcal{O}(sqrt{N})$ 的時間復雜度優勢，並討論其在非結構化搜索問題中的普適性。 第 12 章：量子傅裏葉變換（QFT）與周期查找 將經典離散傅裏葉變換（DFT）推廣至量子域。詳細闡述 QFT 的高效實現電路。將 QFT 作為核心組件，係統推導秀爾（Shor）因式分解算法的完整流程，並分析其對現代公鑰密碼體係的顛覆性意義。 第 13 章：量子模擬 討論量子計算機在模擬其他量子係統上的獨特優勢。介紹 Trotter-Suzuki 分解方法，用於模擬哈密頓量的時間演化，這是量子化學計算和材料科學模擬的基礎。 第四部分：物理實現與前沿挑戰（Physical Implementations and Frontier Challenges） 理論最終必須落地於物理現實。本部分探討瞭當前主流的量子硬件平颱及其麵臨的技術瓶頸。 第 14 章：超導電路量子計算 深入分析基於約瑟夫森結的量子比特（Transmon Qubit）的物理機製。討論其優點（可擴展性、快速門操作）和主要挑戰（退相乾時間、串擾）。介紹當前領先的架構（如榖歌 Sycamore 和 IBM Osprey 架構）。 第 15 章：囚禁離子與光子係統 詳細介紹使用激光冷卻和電磁場捕獲離子的係統（如 IonQ 平颱）。比較離子係統的高保真度與超導係統的操作速度。同時，深入探討基於綫性光學元件的光子量子計算模型（如玻色子采樣）。 第 16 章：半導體與拓撲量子計算的展望 探討基於矽基量子點（Quantum Dots）的實現路徑，強調其與現有半導體工業的兼容性。概述拓撲量子計算的理論基礎，特彆是馬約拉納費米子（Majorana Fermions）如何提供本質上對局部噪聲免疫的量子比特。 第 17 章：含噪聲中等規模量子（NISQ）時代的應用 在完美容錯計算尚未實現時，討論當前設備的應用。詳細解析變分量子本徵求解器（VQE）和量子近似優化算法（QAOA）的混閤經典-量子架構，以及它們在優化問題和量子化學中的初步應用。 --- 本書特色： 1. 數學嚴謹性： 每一個概念的引入都伴隨著嚴格的數學推導，避免使用模糊的類比。 2. 物理直覺： 始終將抽象的數學操作映射迴具體的物理圖像（如鏇轉、投影、能量演化）。 3. 前沿覆蓋： 涵蓋瞭從基礎的量子密碼學（BB84 協議）到最新的 NISQ 時代算法，確保讀者具備跟上領域前沿的能力。 4. 跨學科整閤： 成功地將量子物理的深度知識與計算機科學的算法設計緊密結閤，為復閤型人纔培養提供核心教材。 本書不僅是一本教材，更是一份對未來計算範式的深度探索指南。閱讀本書，將使讀者超越對經典計算的固有認知，真正掌握驅動下一代科技革命的核心理論。

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這本書的敘述方式簡直是一場思想的迷宮探險，它沒有直接給你地圖，而是把你扔進瞭一個充滿概念巨石和邏輯藤蔓的密林。我花瞭大量時間去梳理作者構建的這個抽象框架，它更像是一部哲學著作的引言，探討的是“信息”本身的本質，而不是告訴你如何搭建一個實際的數據庫。我尤其注意到作者在描述數據模型時，大量引用瞭符號邏輯和集閤論的晦澀語言，這使得閱讀過程充滿瞭挑戰，每讀完一個章節，都感覺像是攻剋瞭一座邏輯堡壘。比如，關於關係代數的討論，與其說是在教我如何進行查詢優化，不如說是在探討數學世界中“關係”的極限定義。對於一個期望快速上手實踐的初學者來說，這本書可能更像是理論的“高山仰止”，讓人敬畏，卻難以觸及實際操作的層麵。它更適閤那些希望深入探究數據結構背後的純粹數學原理，並願意在晦澀的定義和公理中尋找樂趣的讀者。我個人認為，這本書的價值在於拓寬瞭對“結構化存儲”的哲學思考維度，但如果你的目標是“學會用SQL搞定工作”，這本書恐怕會讓你迷失在概念的海洋裏。

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這本書給我最大的睏惑在於它的“時間錯位感”。內容似乎定格在瞭上一個時代的技術棧上。當我期待看到關於雲原生數據庫、NoSQL的適用場景對比，或者至少是對JSONB數據類型的深入剖析時，書中大部分篇幅卻沉浸在對ISAM文件結構和早期關係代數模型的冗長迴顧中。那些關於磁盤I/O優化和頁麵管理的討論，雖然具有曆史價值，但在今天的內存計算和分布式存儲背景下，顯得有些過時和冗餘。我可以理解追溯曆史的重要性，但一本名為“基礎教程”的書，其主要職責是為讀者構建麵嚮未來的技能樹。這本書更像是一份詳盡的曆史文獻，而非實用的技術指南。我感覺自己像是在學習駕駛一輛經典老爺車，而不是現代智能汽車，雖然結構相似，但操作體驗和適用範圍已經大不相同瞭。這讓我對於投入時間學習其中過時的部分感到猶豫。

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我閱讀這本書的感受，就像是參加瞭一個由頂級科學傢舉辦的閉門研討會，其中充滿瞭深奧的術語和行業黑話，但他們似乎忘記瞭聽眾中還有“非專業人士”。作者在介紹核心概念時，幾乎沒有使用任何類比或生活化的例子來輔助理解。例如，當他解釋“事務的ACID特性”時，他直接引用瞭分布式係統一緻性模型的復雜論述，沒有用一個簡單的銀行轉賬或者在綫預訂的場景來落地。這導緻我花費瞭不成比例的時間去“解碼”作者的意圖，而不是去掌握技術本身。書中對於“索引優化”的講解，也充滿瞭對復雜算法的數學推導，卻很少提及在實際的MySQL或PostgreSQL環境下，我們應該如何通過`EXPLAIN`命令來驗證和調整這些理論。對於一個渴望通過閱讀來解決實際工程問題的讀者來說，這本書更像是一本“知識的展示櫃”，裏麵的展品華美精緻，但都是被鎖在玻璃櫃裏的，我摸不到，也用不瞭。

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這本書的排版和裝幀設計簡直是一場災難，完全沒有考慮到讀者的閱讀體驗，簡直像是上世紀八十年代的大學教材復印版。紙張的質量粗糙得讓人不忍直視，油墨暈染得厲害，尤其是那些圖錶，那些本該清晰展示實體關係和數據流嚮的圖形，現在看起來就像是抽象派畫作，綫條模糊，標識不清，我甚至需要拿放大鏡來辨彆不同實體間的連接綫是否是主鍵或外鍵。更彆提那些代碼示例瞭，它們被壓縮在狹小的篇幅裏，格式混亂，縮進全無，仿佛作者是隨手將終端輸齣粘貼上去的。我嘗試對照書中的示例去敲代碼，結果光是整理那些格式就浪費瞭我一半的時間。這種對細節的漠視，讓我對書中傳授的知識的嚴謹性産生瞭深深的懷疑。一個連自身呈現都如此粗糙的“教程”，如何能讓人完全信賴它在復雜係統設計上的指導能力？這本書更像是一個匆忙完成的學術報告草稿，而不是一本精心打磨的教學工具書。

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這本書的作者似乎對“教程”的定義有著非常獨特的理解，他更傾嚮於把它塑造成一個“概念的百科全書”，而不是一個“技能的階梯”。全書的結構鬆散，章節之間的邏輯跳躍性極大。一個章節可能深入探討瞭B+樹的平衡機製到分子層麵，而下一個章節可能突然冒齣一段關於數據庫安全審計的宏觀論述，兩者之間缺乏平滑的過渡和知識的串聯。這使得讀者的學習路徑充滿瞭斷裂感，我常常需要自己在大腦中構建橋梁，將前麵學到的“存儲結構”和後麵學到的“並發控製”強行連接起來。這種結構上的不連貫，極大地削弱瞭知識的內化效率。它更像是一係列高質量的學術論文的鬆散匯編，而非一個精心設計、層層遞進的教學大綱。想要從中係統地建立起一個完整的數據庫知識體係，讀者需要付齣超乎尋常的自律和重構能力，纔能將這些散落的珍珠串成一條有價值的項鏈。

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