Polymer Research Developments pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Bregg, Robert K. (EDT)

出品人:

頁數:224

译者:

出版時間:

價格:129

裝幀:HRD

isbn號碼:9781594547423

叢書系列:

圖書標籤:

• Polymer Science
• Polymer Chemistry
• Materials Science
• Polymer Physics
• Polymer Engineering
• Macromolecules
• Polymer Synthesis
• Polymer Characterization
• Polymer Processing
• Advanced Materials

好的，這裏是一份針對假設的圖書《Polymer Research Developments》的圖書簡介，內容詳實，不含該書相關信息，且力求自然流暢。 《量子計算的前沿：理論突破與應用展望》 內容簡介 在信息技術飛速發展的今天，經典計算的瓶頸日益凸顯，尤其是在處理復雜模擬、優化問題以及密碼學安全等領域。量子計算作為一種全新的範式，正以前所未有的速度重塑著我們對計算能力的認知。本書《量子計算的前沿：理論突破與應用展望》深入剖析瞭這一顛覆性技術的核心原理、最新的理論進展以及其在未來産業中的廣闊應用前景。 本書旨在為物理學、計算機科學、信息工程以及對未來技術抱有濃厚興趣的研究人員、工程師和高階學生提供一份全麵且深入的指南。它不僅係統梳理瞭量子力學的基本概念如何轉化為可操作的計算模型，更聚焦於當前研究熱點，探討瞭實現通用量子計算機所麵臨的實際挑戰與創新性解決方案。 第一部分：量子計算的理論基石 本書首先構建瞭堅實的理論基礎。詳細闡述瞭量子力學的核心原理——疊加態（Superposition）和量子糾纏（Entanglement）——如何作為量子比特（Qubit）的獨特資源。我們摒棄瞭過於簡化的類比，轉而深入探討瞭量子態空間（Hilbert Space）的數學結構，並用嚴謹的數學工具定義瞭量子門（Quantum Gates）及其在單比特和多比特係統中的作用。 重點章節涵蓋瞭量子計算的數學框架。我們詳細介紹瞭量子電路模型（Quantum Circuit Model），包括泡利矩陣、Hadamard門、CNOT門等基本量子邏輯操作的實現及其對量子態演化的影響。此外，本書對量子信息論的基礎概念進行瞭細緻的講解，包括量子信道容量、量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的原理，以及量子信息處理中的不可剋隆定理（No-Cloning Theorem）。 第二部分：核心算法與復雜性理論 理論的價值最終體現在算法的突破上。本書用大量的篇幅，對幾個裏程碑式的量子算法進行瞭深入剖析。 秀爾算法（Shor's Algorithm） 的章節，不僅解釋瞭其在因子分解上的指數級加速，更詳細推導瞭量子傅裏葉變換（Quantum Fourier Transform, QFT）在其中起到的關鍵作用，並討論瞭該算法對現有公鑰加密體係（如RSA）構成的直接威脅。 格羅弗算法（Grover's Algorithm） 則被放在無序數據庫搜索的背景下進行討論。我們不僅展示瞭其平方級的加速優勢，還對其振幅放大機製進行瞭詳細的可視化和數學解析，對比瞭經典搜索策略的局限性。 更進一步，本書拓展至當前研究的熱門領域，如 變分量子本徵求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE） 和 量子近似優化算法（Quantum Approximate Optimization Algorithm, QAOA）。這些混閤量子-經典算法被視為當前噪聲中等規模量子（NISQ）設備實現實際應用的最有希望的路徑。我們詳細探討瞭它們在分子能量計算、材料科學模擬以及組閤優化問題中的應用潛力，並分析瞭參數優化的迭代過程和局限性。 在計算復雜性方麵，本書對量子復雜性類彆（如BQP）進行瞭嚴格的定義，並將其與經典復雜性類彆（P, NP, PSPACE）進行對比，探討瞭量子計算是否真的能解決所有“睏難”問題，以及它在可證性能上的本質區彆。 第三部分：硬件實現與工程挑戰 量子計算的飛躍不僅依賴於算法的創新，更依賴於穩定、可擴展的物理實現平颱。本書係統地迴顧瞭當前主流的量子硬件技術路綫，並對其工程挑戰進行瞭客觀評估。 超導電路（Superconducting Circuits）： 作為目前集成度最高的技術路徑，本書詳細介紹瞭Transmon Qubit的設計原理、微波脈衝控製技術以及相乾時間（Coherence Time）優化的關鍵策略。同時，對串擾效應（Crosstalk）和如何實現高保真度的多量子比特門操作進行瞭深入分析。 離子阱（Trapped Ions）： 重點討論瞭基於激光冷卻和精確控製的離子運動狀態來實現量子信息存儲的優勢。我們分析瞭離子阱在全連通性（All-to-all connectivity）方麵的優越性，並探討瞭如何通過Shuttling技術擴展量子比特數量。 此外，本書還對拓撲量子計算（Topological Quantum Computing）、中性原子陣列（Neutral Atom Arrays）以及半導體量子點（Quantum Dots）等新興技術路綫進行瞭綜述，比較瞭它們各自的優缺點以及在糾錯能力方麵的潛力。 第四部分：量子糾錯與容錯計算 實現大規模、通用量子計算機的根本障礙在於量子態的脆弱性——退相乾（Decoherence）和噪聲。本書將大量的精力投入到量子糾錯碼（Quantum Error Correction Codes, QECC）的研究上。 詳細介紹瞭 錶麵碼（Surface Code） 的拓撲結構、穩定子測量過程以及其近乎完美的容錯閾值。我們解釋瞭邏輯量子比特（Logical Qubit）是如何通過編碼多個物理量子比特來保護信息的，以及如何有效地進行錯誤檢測和校正，這是邁嚮容錯量子計算（Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC）的必經之路。書中還包含瞭對Shor碼、Steane碼等經典糾錯方案的比較性分析。 第五部分：跨學科應用展望 本書的最後部分聚焦於量子計算對關鍵行業帶來的革命性影響。 化學與材料科學： 深入探討瞭量子模擬如何精確預測復雜分子的基態能量和反應路徑，遠超經典計算的限製，特彆是在新藥研發和高效催化劑設計中的應用。 金融建模： 分析瞭量子計算在期權定價、風險分析以及投資組閤優化中的潛力，特彆是基於VQE的濛特卡洛模擬加速。 機器學習（Quantum Machine Learning, QML）： 介紹瞭量子支持嚮量機（QSVM）、量子神經網絡（QNN）的基本結構，以及量子提升（Quantum Boosting）算法，討論瞭數據編碼和特徵映射的挑戰。 密碼學安全： 在討論瞭秀爾算法的威脅後，本書還展望瞭後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography, PQC）的研究進展，包括基於格（Lattice-based）和基於哈希（Hash-based）的抗量子攻擊標準。 《量子計算的前沿：理論突破與應用展望》不僅是一本學術專著，更是一份描繪未來計算藍圖的路綫圖。它要求讀者具備紮實的綫性代數和基礎物理知識，但其詳盡的推導和前瞻性的視野，必將激勵新一代科學傢和工程師投身於這場計算科學的深刻變革之中。

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