Quantum Computation and Quantum Information

出版者:Cambridge University Press

作者:Michael A. Nielsen

页数:702

出版时间:2011-1-31

价格:USD 99.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9781107002173

具体描述

One of the most cited books in physics of all time, Quantum Computation and Quantum Information remains the best textbook in this exciting field of science. This 10th anniversary edition includes an introduction from the authors setting the work in context. This comprehensive textbook describes such remarkable effects as fast quantum algorithms, quantum teleportation, quantum cryptography and quantum error-correction. Quantum mechanics and computer science are introduced before moving on to describe what a quantum computer is, how it can be used to solve problems faster than 'classical' computers and its real-world implementation. It concludes with an in-depth treatment of quantum information. Containing a wealth of figures and exercises, this well-known textbook is ideal for courses on the subject, and will interest beginning graduate students and researchers in physics, computer science, mathematics, and electrical engineering.

作者简介

Michael Nielsen is a Postdoctoral Research Fellow at the University of Queensland. He was born in Brisbane, Australia, and received his education at the University of Queensland, obtaining postgraduate degrees in Mathematics and Physics before receiving his Ph.D. in Physics as a Fulbright Scholar at the University of New Mexico. He has held a visiting position at the Los Alamos National Laboratory, and was the Tolman Postdoctoral Fellow at the California Institute of Technology.

Isaac Chuang is with IBM Research, and also serves as a consulting professor at Stanford University. He received his doctorate in Electrical Engineering from Stanford University, where he was a Hertz Foundation Fellow, and also holds degrees in Physics and in Electrical Engineering from MIT. Dr. Chuang is a native of Louisville, Kentucky and enjoys reading, hiking, and playing his violin.

读后感

记得一位数学家说类似的话：看一本书是否是好书的评判标准类似于评判探索新世界时手头的地图，给出完整的索引。我第一遍快速的（用了将近一个月时间，内因是没有量子力学这样的现代物理基础；外因是专注力有限，一次只能看一点）浏览（从宏观概念上鸟瞰式的）这本《量子计算和...  

记得一位数学家说类似的话：看一本书是否是好书的评判标准类似于评判探索新世界时手头的地图，给出完整的索引。我第一遍快速的（用了将近一个月时间，内因是没有量子力学这样的现代物理基础；外因是专注力有限，一次只能看一点）浏览（从宏观概念上鸟瞰式的）这本《量子计算和...  

还没看过，不过看过目录了，感觉一般 很多实用的函数都没有。比如shor、grover算法。 可能是我比较偏实用，理论的东西不求甚解。 字数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...

还没看过，不过看过目录了，感觉一般 很多实用的函数都没有。比如shor、grover算法。 可能是我比较偏实用，理论的东西不求甚解。 字数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...

还没看过，不过看过目录了，感觉一般 很多实用的函数都没有。比如shor、grover算法。 可能是我比较偏实用，理论的东西不求甚解。 字数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...

用户评价

对于我这样对物理学和计算机科学交叉领域感兴趣的人来说，《量子计算与量子信息》这本书无疑是一本必读的经典。作者以其深厚的学术功底和出色的教学能力，将量子计算的复杂概念娓娓道来。他从最基础的量子力学原理开始，逐步构建起量子计算的理论框架，并且在每一步都提供了清晰的数学推导和直观的类比。我尤其欣赏书中对“量子门”的系统性介绍，它详细阐述了各种基本量子门（如Pauli门、Hadamard门、CNOT门）的功能和作用，并展示了它们如何组合形成复杂的量子线路。通过对这些量子门的理解，我能够更直观地理解量子算法的执行过程。书中对“量子信息论”的探讨也极其深入，它涵盖了量子比特的度量、量子信道的容量以及量子纠错的原理，这些内容让我对信息在量子世界的传输和处理有了更全面的认识。我特别对书中关于“量子密钥分发”（QKD）的介绍感到兴奋，它让我看到了量子技术如何在保障信息安全方面发挥革命性的作用。这本书让我不仅仅是学习了量子计算的知识，更是在此过程中，培养了对科学探索的严谨态度和对未知世界的敬畏之心，是一次令人难忘的学习旅程。

我一直以来都对科学技术的尖端领域充满好奇，尤其是那些能够改变世界格局的新兴技术，量子计算无疑是其中之一。《量子计算与量子信息》这本书，以其深度和广度，让我对这个领域有了前所未有的认识。作者并非简单地罗列概念，而是将量子计算置于整个物理学和计算机科学的大背景下进行阐述。他从量子力学的起源讲起，如何一步步地发展出量子计算的理论基础，以及这些理论基础是如何被巧妙地应用于解决计算难题的。我尤其欣赏书中对“酉变换”（unitary transformation）的讲解，它揭示了量子演化的可逆性和守恒性，而量子门正是基于这种酉变换来实现的。作者通过对不同量子门（如Hadamard门、CNOT门）的详细分析，让我明白了它们在构建量子算法中的核心作用。书中对量子算法的分析，例如Deutsch-Jozsa算法，让我看到了量子计算机在特定问题上的“量子优势”（quantum advantage）是如何产生的，这种优势并非简单的速度提升，而是底层计算原理的根本性改变。此外，作者对量子信息论的探讨，包括量子熵、量子度量（quantum measurement）的统计性质，都让我对信息的本质有了更深刻的理解。这本书让我看到了量子计算的理论之美，更看到了它改变未来的巨大潜力，是一本让我受益匪浅的著作。

不得不说，这本书的阅读体验超出了我的预期。我原本抱着一种“试试看”的心态来接触《量子计算与量子信息》，因为我对这个领域只停留在一些模糊的科幻概念层面。然而，这本书就像是一扇窗户，让我窥见了量子计算的真实面貌，并且完全不是我想象中的那么晦涩难懂。作者的写作风格非常吸引人，他善于用生活中的例子来解释抽象的量子原理，比如用硬币的正反面来类比经典比特，再用可以同时是正面和反面的“旋转硬币”来类比量子比特，这种方式极大地降低了理解门槛。而且，本书在介绍量子算法时，并没有直接给出一堆复杂的公式，而是先从算法的整体思路和核心思想讲起，然后再逐步深入到具体的数学实现。我尤其对书中关于量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform）的讲解印象深刻，它是许多量子算法的关键组成部分，作者通过拆解其作用和推导过程，让我对这个强大工具的理解更为透彻。书中的量子线路（quantum circuits）部分也做得非常出色，通过图示化的方式清晰地展示了量子比特如何通过一系列量子门进行操作，仿佛在描绘一幅精妙的量子计算蓝图。此外，书中对量子通信（quantum communication）的介绍，特别是量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）的原理，让我看到了量子技术在信息安全领域的革命性潜力，理解了如何利用量子叠加和纠缠来确保通信的绝对安全。这本书真的让我从一个对量子计算一无所知的小白，变成了一个能够理解其基本原理并对其未来充满期待的爱好者。

我一直对那些能够颠覆现有认知和技术的领域抱有浓厚的兴趣，而量子计算无疑是其中最令人振奋的一个。《量子计算与量子信息》这本书正好满足了我的求知欲。作者在书中展现了对量子力学深厚而独到的理解，并且将其转化成了一种极具启发性的教学方式。他没有回避量子世界的非经典特性，而是将其视为量子计算的核心优势来阐述。我尤其欣赏作者对“量子叠加”和“量子纠缠”的深入剖析，他不仅仅是给出定义，更重要的是解释了这些现象是如何被用来实现指数级的计算加速的。例如，他通过对量子并行计算的介绍，让我明白了为什么量子计算机在某些特定问题上能够远超经典计算机。书中对量子信息熵（quantum entropy）的讨论也让我对信息本身有了更深层次的理解，认识到量子信息在编码和传输过程中所面临的独特挑战。此外，作者在分析量子算法时，往往会将其与经典算法进行对比，明确指出量子算法的优势所在，这种对比极大地增强了我对量子计算实用性的认知。我特别对书中关于量子退火（quantum annealing）的章节感到着迷，它展示了一种不同于门模型量子计算的另一条实现量子计算的路径，并且在解决优化问题方面展现出独特的潜力。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维的启发，它让我看到了科学探索的无止境和人类智慧的伟大。

我一直对那些能够重塑人类社会面貌的科技革命充满期待，而量子计算无疑是其中最令人激动的一个。《量子计算与量子信息》这本书，以其卓越的洞察力和清晰的表述，让我对这个前沿领域有了全面而深入的了解。作者的写作风格非常吸引人，他没有采用那种生硬的教科书式的讲解，而是以一种引人入胜的方式，将量子世界的奇妙逻辑展现在我面前。我尤其喜欢书中对“量子比特”的描述，它不仅仅是一个0或1的开关，更是一个可以处于0和1任意叠加状态的量子实体，这种能力是量子计算实现强大算力的基础。而且，作者通过对“量子叠加”和“量子纠缠”的深入剖析，让我明白了为什么量子计算机在解决某些复杂问题时能够达到指数级的加速。书中对量子算法的讲解，比如著名的Shor算法，让我看到了量子计算在密码学和材料科学等领域的巨大应用潜力。作者不仅展示了算法的输出，更重要的是解释了算法的设计理念和数学基础，这让我对量子计算的理解更加透彻。这本书让我从一个旁观者变成了一个能够理解并欣赏量子计算之美的参与者，是一次极其宝贵的智力探索。

我曾一度认为自己可能与量子力学这种高深莫测的学科无缘，总觉得那是物理学家们的专属领域，普通人是难以企及的。然而，《量子计算与量子信息》这本书彻底颠覆了我的这种想法。它以一种令人难以置信的清晰度和逻辑性，将量子计算的复杂世界呈现在我面前。作者的叙述方式非常独特，他没有上来就用大量的数学公式轰炸读者，而是先从一些非常形象的比喻入手，比如将量子比特比作一个可以同时处于0和1的状态的“薛定谔的猫”，这种生动的描述立刻拉近了我与量子概念的距离。接着，作者循序渐进地引入了量子叠加、量子纠缠等核心概念，并通过一系列巧妙的设计来展示这些概念是如何在量子计算中发挥作用的。我特别欣赏书中对量子测量（quantum measurement）的讨论，理解了测量是如何将量子系统的叠加态“坍缩”到某个确定的经典状态，以及这种测量过程本身对量子信息的影响，这让我对量子世界的“不确定性”有了更深刻的认识。书中对量子信息论的探讨也极其精彩，从量子信道（quantum channels）的噪声模型到量子纠错（quantum error correction）的策略，都展现了量子信息传输和处理的挑战与解决方案。量子纠错部分尤其让我印象深刻，它解释了如何通过冗余和巧妙的编码来保护脆弱的量子信息免受环境干扰，这对于构建可靠的量子计算机至关重要。总而言之，这本书不仅是一本知识的宝库，更是一次思维的洗礼，它让我看到了量子世界迷人的逻辑和无限的可能性。

这本书绝对是我近期阅读过的最具有启发性的图书之一。《量子计算与量子信息》为我打开了一扇通往全新计算范式的大门。作者的讲解方式非常细腻，他并没有将量子概念包装成高深莫测的理论，而是通过大量的图示和实例，将抽象的量子原理具象化。我特别欣赏他对量子线路图的解释，这些线条和符号仿佛在描绘一幅微观世界的运行图，每一个量子门的操作都代表着对量子态进行的精确控制。通过这些线路图，我能够清晰地看到量子比特是如何在各种操作下进行演化，以及这些演化最终如何导向计算结果。书中对量子信息论的探讨也极其深刻，他解释了量子信息与经典信息的本质区别，以及在量子世界中信息是如何被编码、传输和处理的。我尤其对书中关于“量子噪声”（quantum noise）和“量子退相干”（quantum decoherence）的讨论感到着迷，它们揭示了构建稳定量子计算系统所面临的巨大挑战，以及科学家们为克服这些挑战所付出的努力。作者在介绍量子纠错码时，更是让我看到了人类智慧的闪光点，如何通过巧妙的设计来保护脆弱的量子信息。总而言之，这本书不仅提供了扎实的理论知识，更激发了我对量子技术未来发展的无限想象。

老实说，我对于“量子”这个词汇，以往的印象总是停留在科幻作品中那些难以捉摸的能量和奇异现象。然而，《量子计算与量子信息》这本书，以一种极其严谨又不失趣味的方式，将我带入了一个真实而充满活力的量子世界。作者的叙事逻辑非常清晰，他没有跳过任何必要的环节，而是从最基础的物理原理开始，一步步构建起量子计算的知识大厦。我尤其喜欢书中对“量子叠加态”的解释，他用非常巧妙的类比，将一个经典比特只能是0或1的局限性，与量子比特可以同时是0和1的叠加态进行了鲜明对比，并阐述了这种能力如何带来并行计算的可能性。而且，书中对“量子纠缠”的描述，更是让我对粒子间的神秘关联感到惊叹，并理解了这种纠缠是如何被用来实现诸如量子通信和量子计算等颠覆性技术的。作者在介绍量子算法时，并没有止步于展示算法的结果，而是深入分析了算法的设计思路和核心原理，让我不仅知道“是什么”，更理解了“为什么”。我特别对书中关于 Grover 算法的讲解印象深刻，它让我看到了在无序搜索问题上，量子算法能够带来的平方根级别的加速。这本书让我对量子计算的理解，从模糊的憧憬走向了清晰的认知，是一次非常宝贵的学习经历。

这本《量子计算与量子信息》真是让我大开眼界，原本以为量子领域离我遥不可及，就像科幻小说里描述的那样，充满了神秘和难以理解的概念。然而，当我翻开这本书，就像是获得了一把开启知识宝库的金钥匙。作者的叙述方式并非那种枯燥乏味的教科书风格，而是像一位循循善诱的导师，一步步引导我进入量子世界的殿堂。从最初关于量子比特（qubit）的介绍，到叠加态（superposition）和纠缠（entanglement）这些看似违反直觉的概念，作者都用清晰的类比和严谨的数学推导，将它们变得容易理解。我尤其喜欢作者对量子门（quantum gates）的讲解，那些操作量子比特的逻辑就像是微观世界里的魔法咒语，每一个门操作都对应着一种精妙的数学变换，而这些变换组合起来，就能实现令人惊叹的计算能力。书中关于量子算法的介绍，比如Shor算法和Grover算法，更是让我看到了量子计算在解决实际问题方面的巨大潜力。Shor算法能够高效地分解大整数，这意味着它可能破解目前广泛使用的加密体系；而Grover算法则能在无序数据库中进行快速搜索，其效率远超经典算法。这些例子不仅仅是理论上的探讨，更是对未来科技发展方向的展望，让我不禁对人类智慧的创造力感到由衷的钦佩。这本书的深度和广度都令人印象深刻，它既有扎实的理论基础，又有对前沿应用的深入剖析，是任何对量子计算感兴趣的人都不可错过的佳作。它不仅仅是一本书，更是一次深刻的学习体验，让我对物理学、计算机科学乃至我们对宇宙的认知都产生了新的理解。

在接触《量子计算与量子信息》之前，我曾尝试阅读过一些关于量子理论的科普读物，但常常因为概念的抽象和数学的复杂而感到力不从心。这本书的出现，如同在迷雾中点亮了一盏明灯。作者以一种极其精炼且富有条理的方式，构建了一个清晰的量子计算知识体系。他从量子力学的基本公理出发，逐步引入了量子比特、量子门等基本概念，并且以严谨的逻辑链条展示了它们如何组合成复杂的量子计算。我特别喜欢书中对“量子态”（quantum state）的描述，它不仅仅是一个数学向量，更蕴含着量子世界的丰富信息。作者通过对不同量子态的态矢量表示和演化过程的讲解，让我对量子计算的“计算”过程有了直观的认识。书中对于量子纠缠的深入探讨，更是让我惊叹于粒子之间奇妙的关联方式，以及这种关联如何被用来实现超强的计算能力。作者对量子信息理论的梳理也极为到位，从量子信息量的度量到量子信道的容量，都进行了深入浅出的讲解。我尤其对书中关于“量子隐形传态”（quantum teleportation）的介绍感到兴奋，它展示了如何利用量子纠缠在空间上“传输”量子信息，这在未来的量子通信网络中具有极其重要的意义。这本书让我不仅仅满足于“知道”量子计算的存在，更让我能够“理解”其内在的逻辑和运行机制，是一次非常充实的学习经历。

信息论和计算理论零基础的物理背景人士来看这本, 感觉其体系强大而细节有点少. 第一章对计算机文化和复杂度有个不错的科普, 而第四章的量子计算介绍，好像习题和例子有点少，不够爽. 后面的信息熵不等式还是蛮细致的; 补记:五六章有量子算法具体介绍,终于感觉到点实在的东西了,第七章介绍量子计算机的物理实现，无疑是物理学家最关心的话题，虽然可能讨论已经不够前沿

信息论和计算理论零基础的物理背景人士来看这本, 感觉其体系强大而细节有点少. 第一章对计算机文化和复杂度有个不错的科普, 而第四章的量子计算介绍，好像习题和例子有点少，不够爽. 后面的信息熵不等式还是蛮细致的; 补记:五六章有量子算法具体介绍,终于感觉到点实在的东西了,第七章介绍量子计算机的物理实现，无疑是物理学家最关心的话题，虽然可能讨论已经不够前沿

之前在读的那本适合搭配上课用，这本才是真正意义的self-contained。但是正是由于这本内容全面，在无人指导的情况下全部阅读太耗时间。因此搭配一本更粗略的书一起读，可以暂时跳过一些短期内用不上的定理。

不是最好的教材 但应该是最权威的Reference了吧

信息论和计算理论零基础的物理背景人士来看这本, 感觉其体系强大而细节有点少. 第一章对计算机文化和复杂度有个不错的科普, 而第四章的量子计算介绍，好像习题和例子有点少，不够爽. 后面的信息熵不等式还是蛮细致的; 补记:五六章有量子算法具体介绍,终于感觉到点实在的东西了,第七章介绍量子计算机的物理实现，无疑是物理学家最关心的话题，虽然可能讨论已经不够前沿