量子信息简话

量子信息简话 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

☆☆☆☆☆
出版者:
作者:袁岚峰
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2021-11
价格:80元
装帧:
isbn号码:9787312051883
丛书系列:
图书标签:
  • 量子信息
  • 量子计算
  • 量子通信
  • 量子密码
  • 量子力学
  • 物理学
  • 科普
  • 前沿科技
  • 信息科学
  • 科技
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具体描述

本书从普通读者的视角出发,先介绍量子是什么以及较为容易理解的量子精密测量,然后讲述量子力学的“三大奥义”,再介绍量子计算和量子通信,不仅保持了科学的严谨性,而且实现了很高的趣味性,让读者了解量子信息的大图景。针对公众对量子信息的常见误解或者质疑,给出明确的答复,帮助公众跳出“伪科学”和无底线商业宣传陷阱。有典故,有历史,有文学,有感悟,有“爱情”,有“别离”,有战略,有调侃……

本书由潘建伟院士作序,朱清时、周忠和、包信和、窦贤康、杨金龙、杜江峰共七位院士联袂推荐!本书的副标题是“给所有人的新科技革命读本”,无论您是中小学生,还是大学生、研究生,还是专业的科研、科普、教育工作者,或是政府工作人员,只要是对科学感兴趣的人,都可望从中得到收获!

好的,根据您的要求,我将为您构思一份《量子信息简话》的图书简介。这份简介将着重于阐述该书可能涉及的主题范围、目标读者以及核心价值,同时避免提及您提供的书名,并力求达到自然、深入的描述风格。 --- 探索未来计算的基石:一部深入浅出的技术导论 引言:超越经典,迈向信息的新纪元 人类对信息处理的探索从未止步。从图灵机到现代超级计算机,每一次飞跃都伴随着对计算本质的深刻理解。然而,当我们试图模拟自然界中最基础、最精妙的物理现象时,传统的二进制逻辑开始显露出其局限性。我们正站在一个新时代的门槛上——一个由叠加态和纠缠态驱动的时代。 本书旨在为渴望理解前沿物理学与计算机科学交叉领域的读者,提供一张通往量子信息世界的清晰路线图。它不是一本晦涩难懂的理论教科书,而是一部旨在激发好奇心、建立坚实概念框架的实践型导论。我们相信,理解量子计算的潜力,需要的不仅是数学工具,更是一种对信息如何存在和演化的全新思维方式。 第一部分:量子的复兴——从物理基石到信息载体 信息的定义在量子世界中被彻底重塑。本书首先带领读者回顾经典信息论的成就,随后巧妙地过渡到量子力学的基本概念。我们不会沉溺于复杂的薛定谔方程求解,而是聚焦于那些直接影响信息处理的量子特性。 核心概念的解构与重塑: 量子比特(Qubit)的引入: 告别非黑即白的0和1,我们详细阐述了叠加态的含义。如何用布洛赫球来直观地描绘一个量子比特的状态空间?我们用丰富的图示和类比,将抽象的概率振幅转化为可感知的几何图像。 量子叠加态的威力: 为什么一个粒子可以同时处于多个状态?这种“同时性”如何转化为指数级的计算能力?我们将通过简化的思想实验,揭示并行处理的底层机制。 量子纠缠的奥秘: 这是量子信息领域中最引人入胜的现象之一。我们将深入探讨爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”的本质。纠缠不仅仅是两个粒子之间的关联,它是构建量子通信和高级计算的关键资源。我们将探讨如何量化纠缠,以及它在信息安全中的决定性作用。 第二部分:量子计算的逻辑与算法 理解了量子比特的特性后,下一步便是构建在这些比特上运行的逻辑门和算法。本书将精确而清晰地展示如何利用量子干涉效应来加速特定的计算任务。 核心算法的思维构建: 量子逻辑门: 我们将介绍最基础的单比特门(如泡利门,Hadamard门)和多比特门(如CNOT门),并解释它们如何充当通用的量子“电路元件”。关键在于理解这些门操作如何巧妙地操控概率的相位和振幅。 秀尔(Shor)算法的原理剖析: 破解现代公钥加密体系的算法是量子计算最著名的应用之一。本书将不直接堆砌数论知识,而是侧重于解释量子傅里叶变换(QFT)在周期寻找问题中的核心作用,让读者理解为何量子计算机在特定问题上拥有指数级的加速。 格罗弗(Grover)算法的效率提升: 对于无结构数据库的搜索问题,量子算法提供了平方级的加速。我们将详细分析幅度放大技术如何通过迭代操作,将正确答案的概率振幅逐步增强,直观展示“试错”过程的优化。 第三部分:量子信息技术的现实前沿 量子计算并非遥不可及的未来概念,它已催生了多个蓬勃发展的技术分支。本书的后半部分将目光投向了当前的研究热点和工程挑战。 量子通信与网络的构建: 量子密钥分发(QKD): 探讨基于物理定律的信息安全保障。我们将重点介绍BB84协议的细节,解释为何任何窃听行为都会不可避免地留下痕迹,从而保证了理论上的绝对安全。 量子隐形传态(Teleportation): 揭示信息如何在不直接传输物理粒子的前提下,实现远距离的精确转移。这不仅是科幻小说的情节,更是未来量子互联网的基础。 从理论到工程的鸿沟: 硬件平台的百花齐放: 我们对当前主流的物理实现路径进行了梳理和客观评价,包括超导电路、离子阱、光子系统以及拓扑量子计算的潜力。每种方案的优势、劣势以及工程上的主要障碍都将得到深入的探讨。 噪声与容错的挑战: 现实中的量子系统充满了退相干(Decoherence)。本书将介绍量子纠错码的基本思想,解释如何通过编码冗余信息来对抗环境噪声,这是实现大规模、容错量子计算机的关键瓶颈。 面向读者:谁应该阅读本书? 本书专为以下几类读者设计: 1. 计算机科学和工程专业的学生与研究人员: 希望快速掌握量子计算核心概念,并将其应用于算法设计和系统架构的专业人士。 2. 物理学和数学背景的探索者: 试图将自身知识体系扩展到信息论领域的学者,寻求一个清晰的、非纯物理推导的视角。 3. 科技领域的决策者与爱好者: 对未来技术趋势保持高度敏感,希望理解量子技术所蕴含的颠覆性潜力,并能与技术专家进行有效沟通的商业领袖和战略分析师。 阅读体验承诺: 我们致力于以严谨而不失生动的语言,构建一个从基础概念到前沿应用的全景图。本书避免了过度依赖复杂的线性代数运算作为阅读障碍,而是将重点放在物理直觉的培养和算法思想的逻辑推演上。通过精选的实例和结构化的章节安排,读者将能够自信地踏入这个迷人而重要的科学前沿。掌握这些知识,就是掌握了通往下一代信息革命的钥匙。

作者简介

袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学院科学传播研究中心副主任,科技与战略风云学会会长,“科技袁人”节目主讲人,入选“典赞·2018科普中国”十科学传播人物。

目录信息

序言
前言
第1章“量子”是什么?
1.1 “量子”成为热词
1.2 正确与错误的思维方式
1.3 量子 = 离散变化的 小单元
1.4 量子力学能用来干什么? 该问的是它不能干什么!
1.5 量子力学 + 信息科学 → 量子信息
第2章 容易理解的量子科技:量子精密测量
2.1 原子钟与 单位制的量子化
2.2 量子雷达
2.3 隔墙观物
2.4 零磁场核磁共振
第3章 量子力学的“三大奥义”
3.1 微观世界运行的操作手册
3.2 大奥义:量子叠加
3.3 第二大奥义:量子测量
3.4 第三大奥义:量子纠缠
3.5 量子纠缠的历史与未来
3.6 量子纠缠误解辨析——哲学家的诞生
第4章 量子计算的优势何在?
4.1 启发性描述:用魔法打败魔法,用量子打败量子
4.2 操作性描述:对特定问题的指数级加速
4.3 理论性描述:丘奇-图灵论题与扩展丘奇-图灵论题
4.4 “只需”四个条件,量子计算的物理体系成了脑洞大赛
第5章 量子计算的成果
5.1 量子因数分解以及对密码体系的挑战
5.2 通往量子优越性:谷歌的“悬铃木”
5.3 确立量子优越性:中国的“九章”
5.4 九章做的是什么?它真的是个计算机吗?
第6章 科幻色彩的量子信息技术:量子隐形传态
6.1 时间旅行、传送术和反重力,哪个是真实的?
6.2 量子隐形传态是什么?不是什么?
6.3 我们离传送人还有多远?
第7章 为了理解量子密码,先来学传统密码
7.1 量子密码是干什么的?
7.2 不可破译的密码真的存在!但是……
7.3 传统密码的两难
第8章 正在实用的量子信息技术:量子密码
8.1 量子密码如何实现奇迹
8.2 BB84协议
8.3 量子密码在现实世界的安全性
8.4 量子通信中继与“京沪干线”
8.5 自由空间传输与“墨子号”量子卫星
8.6 量子通信的应用情况
结语
拓展阅读
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

十年前,一个老专家,美国老头,试图给我科普云计算中的若干技术问题: 专家:这个问题,就好比在橄榄球赛场上,有个队员拿到了球,blah blah... 我:@#@#**,不好意思,我不懂橄榄球... 专家挠了挠头:我换个说法,比如说在棒球比赛里... 我:对不起,棒球我也不懂... 专家sig...  

评分☆☆☆☆☆

十年前,一个老专家,美国老头,试图给我科普云计算中的若干技术问题: 专家:这个问题,就好比在橄榄球赛场上,有个队员拿到了球,blah blah... 我:@#@#**,不好意思,我不懂橄榄球... 专家挠了挠头:我换个说法,比如说在棒球比赛里... 我:对不起,棒球我也不懂... 专家sig...  

评分☆☆☆☆☆

十年前,一个老专家,美国老头,试图给我科普云计算中的若干技术问题: 专家:这个问题,就好比在橄榄球赛场上,有个队员拿到了球,blah blah... 我:@#@#**,不好意思,我不懂橄榄球... 专家挠了挠头:我换个说法,比如说在棒球比赛里... 我:对不起,棒球我也不懂... 专家sig...  

评分☆☆☆☆☆

认识袁老师是在CCF60周年的科普活动上,他本人说话风格和写作风格十分相像,内容信息量大且风趣幽默,我们一路聊了很多关于科普图书的话题,包括《纠缠》、《科学的画廊》,当然重点还是《量子信息简话》。 袁老师很得意的跟我说:我这本书,小学到大学的人,都可以看懂。事实...

评分☆☆☆☆☆

认识袁老师是在CCF60周年的科普活动上,他本人说话风格和写作风格十分相像,内容信息量大且风趣幽默,我们一路聊了很多关于科普图书的话题,包括《纠缠》、《科学的画廊》,当然重点还是《量子信息简话》。 袁老师很得意的跟我说:我这本书,小学到大学的人,都可以看懂。事实...

用户评价

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程,更像是跟随一位技艺精湛的工匠,观看他如何雕琢一块璞玉。作者的叙述结构犹如精心编织的网格,从最基础的粒子属性到复杂的纠缠现象,层层递进,逻辑链条环环相扣,几乎找不到任何可以跳跃或者忽略的环节。我特别留意了作者处理那些涉及到“观察者效应”的部分,他没有采取简单化的断言,而是细致地梳理了不同理论框架对此现象的解释路径,展现了科学探索过程中的那种微妙的、充满张力的不确定性。这种对复杂性的尊重,是这本书最打动我的地方。它没有许诺给出终极答案,而是教会读者如何更好地提出问题,如何以一种更具谦卑和开放的心态去面对自然界深层的奥秘。读完合上书本,我感觉自己不仅仅是学到了一些新知识,更重要的是,我的思维工具箱里增加了一个新的、更灵活的分析框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的节奏把握得极佳,有一种强烈的、渐进式的冲击力。一开始读起来还算平稳,像是船只缓缓驶入港湾,景色平淡。但随着章节的推进,特别是涉及到某些边界效应和测量问题的讨论时,那种深入骨髓的震撼感便开始显现。作者似乎深谙如何利用留白来引导读者的想象力,他不会把所有可能性都一次性摊开,而是留下足够空间,让你在合上书本后,依然能就书中的某个观点进行长时间的冥想。我发现自己经常读完一页后,会不自觉地停下来,盯着窗外发呆,试图在日常生活中捕捉到那些微小、隐晦的量子行为的影子。这种阅读体验是难得的,它不仅仅是知识的传递,更像是一种思维方式的重塑。它教会我用一种更具不确定性和关联性的视角去看待周围的一切,而不是用非黑即白的二元对立思维去简单归类。

评分☆☆☆☆☆

这本薄薄的小册子,装帧朴实无华,拿到手里的时候,我原本没抱太大期望。毕竟在这个时代,要用“简话”的方式把深奥的物理学概念讲得清晰易懂,难度堪比徒手攀岩。然而,它却像一把钥匙,轻轻拨动了我认知世界的一扇门。作者的叙述方式极其细腻,仿佛是邻家那位学识渊博的长者,耐心地坐在摇椅上,用最日常的语言为你勾勒出宏大的图景。他没有堆砌那些令人生畏的数学公式,而是专注于概念的本质和它们之间的逻辑关联。读完第一章,我立刻被那种“豁然开朗”的感觉所占据。那种感觉不是被知识轰炸后的疲惫,而像是迷雾散去,看到了清晰的路径。特别是对于那些宏观世界与微观世界边界的探讨,作者的笔触非常富有哲学思辨的味道,让人在理解物理概念的同时,也在反思我们对于“确定性”和“概率”的传统认知。这本书的价值,不在于提供最前沿的实验数据,而在于它成功地搭建了一座连接普通读者与前沿科学之间的桥梁,让人不再对那些晦涩的术语望而却步,而是心生向往。

评分☆☆☆☆☆

老实说,这本书的排版和用词都带着一种老派的严谨感,初看之下,我甚至觉得有点沉闷。它没有当下流行科普读物那种为了吸引眼球而设置的夸张标题或者色彩鲜艳的插图,更像是一本大学教材的精简版。但一旦你沉下心去,仔细咀嚼那些字里行间蕴含的逻辑推导,就会发现其内在的张力。作者的功力体现在他对因果链的掌控上,每深入一个概念,都会清晰地回溯到前一个建立的基础之上,绝不含糊其辞。这使得整个阅读体验变成了一场缜密的逻辑推理游戏,而不是被动地接受信息。尤其是在描述某些抽象的物理过程时,作者会采用非常精确的类比,这些类比既不失科学的准确性,又极大地降低了理解门槛。我尤其欣赏其中对于某些历史争议的梳理,作者处理得非常客观,既展现了科学发展的曲折性,也体现了科学共同体自我修正的强大能力。这本书适合那种不满足于“知道是什么”而渴望理解“为什么是这样”的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常古典且富有韵味,仿佛是上世纪中叶一位严谨的学者用他最精致的文字打磨出来的作品。词语的选择极其考究,每一个动词和名词的搭配都精确地服务于其要表达的科学内涵,使得整本书读起来像是在品鉴一壶陈年的老茶,需要慢慢回味。它没有试图用时髦的网络用语或者过度简化的口号来迎合现代读者的碎片化阅读习惯,这一点我非常赞赏。这种坚持,反而造就了它独特的耐读性。我带着一个刚接触这类主题的朋友一起读,他起初有些抗拒,认为文字过于拗口,但当他坚持到中段时,他告诉我,这种“拗口”实则是一种对思维精确度的保护。这本书要求读者付出注意力,而作为回报,它提供的深度思考的价值,远超出了那些轻飘飘的概览读物所能给予的满足感。

评分☆☆☆☆☆

看了个寂寞,还是没看懂,脑子笨

评分☆☆☆☆☆

很喜欢袁岚峰博士(⁎⁍̴̛ᴗ⁍̴̛⁎)听他说话不仅能被深入浅出得科普到,还能获得科学的思维方式。他是真正意义上的聪明人,希望能从他的作品中学到更多。回归本书,显然我的数学基础不够支撑我理解有些选读的原理,但大体对量子通信以及中国目前的技术水平有所了解。最后用博士在总结里说的:把仅次于中国作为一种了不起的成就…中国人民的自信就会逐渐建立起来了,就会逐渐在心态上接受自己是领跑者,像领跑者而不是跟领跑者那样去思考,去做事。这是这个时代最有趣的潮流。

评分☆☆☆☆☆

的确够简,够接地气,对很多容易迷惑的问题解答很干脆,但总觉得少了点什么,就像走进科学扫除一切牛鬼蛇神一样,省略、干掉了不少令人神往的话题。另外,量子计算机果然还在爬山阶段,任重道远。

评分☆☆☆☆☆

还是很多看不懂

评分☆☆☆☆☆

有优点有不足的一本书。优点:着眼于我国量子信息技术最新发展及特点。不足:可能也是因为追特点,行文诸如如果你了解这一点超越99%人、电视剧梗等就显得多余和尴尬,其实愿意读这样的书的人,应该都是想对真理的求知而不是和谁比较;系统化也不足,很多数学推理应该也是拿课本直接转过来的,少了科普学者的角度和发力,反而会让人觉得应该去看教材更好更全面,不过这一点反而也是敦促自身提升的契机了吧😄

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