Decoherence， Entanglement And Information Protection In Complex Quantum Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Akulin, V. M. (EDT)/ Sarfati, A. (EDT)/ Kurizki, G. (EDT)/ Pellegrin, S. (EDT)

出品人:

页数:703

译者:

出版时间:

价格:3406.64元

装帧:HRD

isbn号码:9781402032813

丛书系列:

图书标签:

量子退相干
量子纠缠
量子信息
复杂量子系统
量子计算
量子物理
信息保护
开放量子系统
量子动力学
量子控制

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具体描述

好的，这是一份关于《Decoherence, Entanglement, and Information Protection in Complex Quantum Systems》这本书的详细图书简介，它专注于该领域的核心主题，避免提及任何不包含在书中的内容，力求详尽且自然流畅。 --- 图书名称：《Decoherence, Entanglement, and Information Protection in Complex Quantum Systems》简介在物理学的前沿领域，我们正处于一个技术革命的十字路口，这得益于对量子力学深层原理的掌握。本书《Decoherence, Entanglement, and Information Protection in Complex Quantum Systems》深入探讨了现代量子信息科学中最核心、最具挑战性的三个基石：量子退相干（Decoherence）、量子纠缠（Entanglement）以及复杂量子系统中的信息保护机制。本书旨在为高年级本科生、研究生以及致力于量子计算、量子通信和精密测量的研究人员提供一个全面而深入的理论框架和实验视角。本书的结构设计旨在引导读者逐步理解从微观相互作用到宏观系统行为的转变过程，并重点关注信息如何在这些复杂动态中得以维持或丢失。第一部分：量子退相干的本质与机制量子退相干是构建实用量子技术面临的最主要的障碍之一。它描述了量子系统如何与环境发生不可避免的相互作用，导致其相干性（即量子叠加和干涉能力）的丧失，并最终使系统“看起来”像一个经典系统。本书首先详尽地介绍了退相干的理论基础。我们将从与环境耦合的开放量子系统模型出发，详细阐述林德布拉德主方程（Lindblad Master Equation）及其在描述开放系统动力学中的核心作用。特别地，我们将剖析特定环境模型，例如欧姆环境（Ohmic environment）和马尔可夫近似（Markovian approximation）的适用范围和局限性。重点章节将致力于解析退相干的物理图像，包括： 1. 环境耦合的微观起源：探讨系统与环境自由度之间的相互作用哈密顿量，例如电子-声子耦合、光子浴等。 2. 退相干时间尺度的分析：区分振幅耗散（Amplitude Damping）和相位损失（Dephasing），并探讨如何通过理论计算来估计系统对特定噪声源的敏感度。 3. 退相干对量子算法的影响：分析不同类型的退相干噪声如何具体地影响量子门的保真度（Fidelity）和计算的可行性。第二部分：纠缠的产生、量化与应用如果说退相干是信息泄漏的渠道，那么量子纠缠则是量子信息技术的核心资源。本书对量子纠缠的探讨既具有基础性，也侧重于其在复杂系统中的实际体现。我们将从多体量子系统的角度出发，系统性地介绍纠缠的数学描述和物理意义。这包括： 1. 纠缠的度量标准：深入解析可分离性判据（Separability Criteria），以及针对纯态和混合态的各种量化指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠对（Entanglement Measures）和纠缠见证者（Entanglement Witnesses）。 2. 多体纠缠结构：针对由多个子系统组成的复杂系统，我们将探讨如GHZ态、W态等特定类型的多体纠缠态，以及它们的鲁棒性差异。 3. 纠缠动力学：研究在噪声和系统演化下，纠缠的产生、演化和消亡过程，这与退相干过程紧密交织。本部分还将讨论纠缠在具体应用中的角色，例如纠缠在量子隐形传态（Teleportation）和量子密钥分发（QKD）协议中的必要性，以及如何利用纠缠来探测复杂的量子相变。第三部分：复杂系统中的信息保护策略在面对不可避免的退相干和环境噪声时，信息保护成为实现可靠量子操作的关键。本部分聚焦于主动和被动的信息保护技术，特别是针对高维度或多体系统的挑战。核心内容包括： 1. 量子误差校正（Quantum Error Correction, QEC）：我们将详细介绍QEC的基本原理，包括经典编码与量子编码的区别。重点分析了最著名的码——表面码（Surface Codes）和牛津码（Bacon-Shor Codes）的结构、保护机制及其阈值理论（Threshold Theorem）。读者将学习如何利用纠缠和测量来实现对错误信息的解码和修正。 2. 去噪与退相干抑制技术：探讨直接对抗环境噪声的策略。这包括对环境进行动态解耦（Dynamical Decoupling）的技术，例如使用快速脉冲序列（如Carr-Purcell-Meiboom-Gill, CPMG 序列）来有效地“反转”或平均掉环境造成的退相干效应。 3. 高维度系统的信息保护：考察在高维Hilbert空间中进行量子信息处理时，信息如何被编码和保护。这涉及到如何设计能够抵抗特定噪声模式的编码方案，以及在多量子比特系统中，如何识别和隔离局部错误。结论与展望本书最后总结了当前研究中最前沿的课题，如混合量子-经典系统中的信息流、以及在固态、超导、离子阱等不同物理平台上实现信息保护的技术路线图。通过对退相干、纠缠和信息保护之间复杂关系的透彻分析，本书旨在为读者提供一个坚实的知识基础，使其能够理解和参与到下一代量子技术的研发浪潮中。本书的深度和广度确保了它不仅是一本教科书，更是一部重要的研究参考资料。