基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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修曉明，董莉，李微，鄭軍，劉旭陽 著

圖書標籤:

• 量子信息
• 非綫性光學
• 弱交叉剋爾效應
• 量子計算
• 量子通信
• 光子學
• 非綫性光子學
• 量子光學
• 物理學
• 信息科學

齣版社： 東北大學齣版社

ISBN：9787551715829

版次：1

商品編碼：12152395

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

正文語種：中文

內容簡介

　　《基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理》研究基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理，主要包括四個方麵的內容。首先，基於弱交叉剋爾非綫性效應所實現的量子非破壞宇稱分析，《基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理》提齣瞭量子密鑰分發、量子隱私比對協議，其間考慮瞭竊聽者可能實施的竊聽方案以及相應的對策。其次，《基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理》構造瞭兩光子、三光子極化比特量子邏輯門：兩光子極化比特控製非門、兩光子極化比特控製任意相位門以及三光子極化比特Fredkin門。最後，基於兩光子極化比特控製相位反轉門以及單光子操作，《基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理》提齣瞭光子極化糾纏簇態的製備、鏈接、解鏈等方案；應用多個糾纏進程模塊，《基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理》提齣瞭三光子極化比特完美W態的製備方案。上述方案應用弱交叉剋爾非綫性，而不是強交叉剋爾非綫性，降低瞭實驗要求。應用前饋技術，糾正錯誤結果，提高瞭方案實現的效率。閤理化綫路布局，簡化瞭方案實現的綫路。應用適閤的測量方案，增加瞭方案應用的靈活性。

目錄

第一章 量子信息學基礎
第一節 量子力學基礎
一、量子力學的建立
二、量子力學的基本原理
三、量子測量
四、量子態疊加原理
五、量子不可剋隆定理
六、時間演化算符與定態薛定諤方程的解
七、密度算符與密度矩陣
第二節 信息學基礎
一、經典信息科學的建立
二、信息量與香農熵
三、馮·諾依曼熵
第三節 量子信息學基本概念
一、量子比特與布洛赫球
二、EPR佯謬、Bell不等式與CHSH不等式
三、薛定諤貓、量子糾纏與量子糾纏態
四、保真度
五、量子邏輯門
六、量子信息學研究進展

第二章 光學交叉剋爾非綫性
第一節 綫性光學方法
第二節 交叉剋爾非綫性光學方法

第三章 基於弱交叉剋爾非綫性的量子密鑰分發與量子隱私比對
第一節 量子密鑰分發協議、量子安全直接通信與量子隱形傳態
一、BB84-QKD協議
二、B92-QKD協議
三、EPR-QKD協議：E91-QKD協議與BBM92-QKD協議
四、量子安全直接通信
五、量子隱形傳態
第二節 基於弱交叉剋爾非綫性的非破壞宇稱分析與量子密鑰分發
一、光子極化貝爾態的安全分發
二、基於宇稱分析的光子量子密鑰分發協議
三、光子量子密鑰分發協議的效率和安全性分析
第三節 基於弱交叉剋爾非綫性的第三方輔助的兩方隱私比對
一、第三方輔助下的光子極化貝爾態的安全分發
二、第三方輔助下的兩方量子隱私比對
三、量子隱私比對協議的效率與安全性分析
第四節 本章小結

第四章 基於弱交叉剋爾非綫性的光子極化比特量子邏輯門
第一節 基於弱交叉剋爾非綫性的兩光子極化比特控製非門
一、兩光子極化比特控製非門的構造
二、兩光子極化比特控製非門的成功概率
三、退相乾效應的影響
第二節 基於弱交叉剋爾非綫性的兩光子極化比特控製相位門
一、兩光子極化比特控製相位門的構造
二、兩光子極化比特控製相位門的成功概率與可行性分析
第三節 基於弱交叉剋爾非綫性的三光子極化比特Fredkin門
第四節 本章小結

第五章 基於弱交叉剋爾非綫性的光子極化糾纏態製備
第一節 基於弱交叉剋爾非綫性的光子極化糾纏簇態的製備
一、基於單光子疊加態的標準多光子極化糾纏簇態的製備
二、鏈接標準的多光子極化糾纏簇態
三、標準多光子極化糾纏簇態的解鏈
第二節 基於弱交叉剋爾非綫性的三光子極化比特完美W態的製備
一、三光子極化比特完美W態的製備
二、三光子極化比特完美W態製備進程的保真度
第三節 本章小結

《量子之舞：非綫性動態與信息湧現》 引言 在信息爆炸的時代，我們對信息處理的需求與日俱增，同時對信息安全和計算效率的追求也達到瞭前所未有的高度。傳統的經典計算模式在處理海量數據、模擬復雜係統以及應對高強度加密等方麵已顯現齣局限性。量子信息科學的興起，為我們打開瞭一扇通往全新計算範式的大門。它並非簡單地加速經典算法，而是基於量子力學獨特的疊加、糾纏和乾涉等原理，構建齣一種顛覆性的信息處理框架。 然而，要駕馭量子世界的強大力量，我們必須深入理解其內在的物理規律，尤其是量子係統在演化過程中所展現齣的非綫性動力學特性。本書《量子之舞：非綫性動態與信息湧現》正是緻力於探索量子信息處理過程中，隱藏在錶象之下的非綫性動力學機製，並揭示這些機製如何催生齣豐富的信息湧現現象，進而為構建更強大、更魯棒的量子信息技術提供理論指導和實踐啓示。 第一章：量子世界的非綫性之源 本章將從量子力學的基本原理齣發，深入剖析量子信息處理中非綫性行為的根源。我們並非直接引入復雜的數學模型，而是通過直觀的物理圖像和類比，幫助讀者理解為何量子係統並非總是遵從簡單的綫性疊加。 從綫性疊加到非綫性耦閤： 量子力學最核心的原理之一是疊加原理，它允許量子比特同時處於0和1的疊加態。然而，當多個量子比特相互作用，或者量子係統與環境發生耦閤時，這種簡單的綫性疊加就會被打破，齣現復雜的非綫性行為。我們會探討哪些物理過程會導緻這種非綫性的齣現，例如，某些類型的量子門操作、粒子間的相互作用等。 非綫性對量子態的影響： 非綫性動力學對量子態的演化有著深遠的影響。它可能導緻量子態的“湧現”——即在宏觀或復雜係統中，湧現齣超齣簡單疊加態描述的、更豐富的結構和模式。例如，非綫性相互作用可能導緻量子比特之間的關聯性增強，形成復雜的糾纏態，這正是量子計算和量子通信的基石。 噪聲與退相乾的非綫性視角： 量子信息係統麵臨的主要挑戰之一是噪聲和退相乾。本章將嘗試用非綫性的視角來理解這些影響。退相乾並非簡單的綫性衰減，它往往伴隨著非綫性的信息丟失過程，並且在某些情況下，特定類型的非綫性噪聲甚至可能被轉化為有利因素，例如在某些量子操控技術中。 經典非綫性與量子非綫性的區彆： 我們也會簡要對比經典非綫性係統（如混沌係統）與量子非綫性係統之間的異同。雖然兩者都可能展現齣復雜和不可預測的行為，但量子非綫性更加深邃，因為它與量子力學的基本疊加和糾纏特性緊密相連，並且在信息處理層麵有著獨特的應用潛力。 第二章：非綫性動力學在量子比特操控中的作用 本章將聚焦於非綫性動力學在精確操控量子比特過程中的重要性。量子比特作為量子信息的基本單元，其狀態的精確製備、演化和測量是實現量子信息處理的前提。 精確的量子門實現： 量子門是執行量子信息處理的基本邏輯單元，其實現往往依賴於對量子比特施加精確的脈衝序列。在實際操作中，這些脈衝會與量子係統發生復雜的相互作用，這些相互作用往往帶有非綫性的特徵。理解這些非綫性效應，有助於設計更魯棒、更精確的量子門操作，減少誤差。例如，在高強度激光驅動的量子比特操作中，非綫性效應尤為顯著，如何“馴服”這些非綫性，使其為我們所用，是關鍵所在。 解決退相乾問題的新思路： 退相乾是量子比特信息丟失的主要原因。本章將探討非綫性動力學如何為抵抗退相乾提供新的策略。例如，某些非綫性驅動或反饋機製，可能能夠“隔離”量子比特，使其免受環境噪聲的影響，或者在信息丟失發生時，通過特定的非綫性過程進行糾錯。 量子優越性的非綫性驅動： 量子計算的優勢很大程度上源於其處理指數級增長的希爾伯特空間的能力。這種能力在很大程度上依賴於能夠實現復雜的、非綫性的量子態演化。本章將分析非綫性動力學是如何幫助我們探索和利用這個龐大的量子狀態空間，實現超越經典計算能力的計算任務。 多比特糾纏的非綫性生成： 糾纏是量子信息處理的核心資源。本章將討論非綫性相互作用如何在多比特係統中有效地生成和維持復雜的糾纏態。例如，通過精心設計的非綫性相互作用，我們可以高效地構建齣多粒子糾纏態，這對於實現強大的量子算法至關重要。 第三章：信息湧現與非綫性量子係統 本章將深入探討非綫性動力學在量子係統中如何催生齣“信息湧現”這一引人入勝的現象。信息湧現是指，在由大量簡單單元組成的復雜係統中，會湧現齣超齣個體單元簡單行為的、更高級彆的、具有整體性的信息和功能。 從量子比特到量子係統： 當我們將大量量子比特耦閤在一起，並讓它們在非綫性動力學的作用下相互作用時，會發生什麼？本章將以係統性的視角來審視這個問題。我們不會停留在單個量子比特的描述，而是關注整體係統的湧現行為。 模式與結構的形成： 非綫性動力學是模式和結構形成的強大驅動力。在量子係統中，這意味著可能湧現齣具有特定性質的量子態、量子相或量子動力學行為。例如，在某些凝聚態係統中，非綫性相互作用會導緻自發形成有序的量子結構。 計算能力的湧現： 本章將探討非綫性動力學是否以及如何促進計算能力的湧現。例如，某些高度耦閤的、非綫性演化的量子係統，可能在未經顯式編程的情況下，自動執行某些計算任務，或者展現齣某種形式的“自學習”或“自適應”能力。這為探索非傳統計算模型提供瞭可能性。 信息存儲與處理的新範式： 非綫性動力學驅動的信息湧現，也為信息存儲和處理提供瞭新的思路。例如，將信息編碼到湧現齣的特定非綫性動力學模式中，或者利用這些湧現齣的結構作為信息處理的載體，可能比傳統的存儲方式更加魯棒和高效。 與復雜科學的聯係： 本章還將簡要探討量子信息科學中的信息湧現與更廣泛的復雜科學領域（如自組織係統、生命科學等）的聯係。量子非綫性動力學為理解其他領域的復雜係統提供瞭獨特的視角和工具。 第四章：非綫性量子信息技術的前沿應用 本章將展望非綫性量子動力學在未來量子信息技術中的具體應用，並探討其可能帶來的突破。 增強型量子傳感： 量子傳感器利用量子係統的靈敏性來測量微弱的物理量。非綫性動力學可以被用來放大量子信號，提高傳感器的精度和分辨率。例如，利用非綫性效應來增強量子態對外部場的響應，從而實現更高靈敏度的磁場、電場或引力波探測。 高效量子通信： 量子通信麵臨著信道損耗和噪聲的挑戰。本章將探討非綫性動力學如何用於增強量子信號的傳輸，或者實現更安全的量子密鑰分發。例如，利用非綫性光學過程來産生和操控具有特定量子特性的光子，以實現更遠距離、更安全的信息傳輸。 下一代量子計算架構： 當前的量子計算機仍然麵臨著可擴展性和錯誤率的挑戰。本章將討論非綫性動力學在設計更具容錯性、更易於擴展的量子計算架構中的潛力。例如，某些類型的非綫性耦閤可能有助於構建齣天然具備糾錯能力的量子比特陣列。 模擬復雜量子係統： 模擬復雜量子係統是量子計算最令人期待的應用之一。本章將分析非綫性動力學如何被利用來構建能夠精確模擬其他非綫性量子係統的量子模擬器，例如，用於材料科學、化學反應或高能物理研究。 新興的量子操控技術： 隨著我們對非綫性動力學理解的深入，新的量子操控技術將不斷湧現。本章將介紹一些正在探索中的前沿技術，例如，基於非綫性效應的量子態製備、量子態傳輸以及量子信息讀取的新方法。 結論 《量子之舞：非綫性動態與信息湧現》並非一本僅僅羅列枯燥公式的學術著作。它試圖通過層層深入的分析，揭示量子信息處理背後那些至關重要的非綫性動力學規律。我們相信，理解和駕馭這些非綫性效應，是解鎖量子世界巨大潛力的關鍵。 本書旨在為量子信息科學的研究者、工程師以及對前沿科技充滿好奇的讀者，提供一個嶄新的視角。通過深入探索量子非綫性動力學的奧秘，我們不僅能夠更好地理解量子世界的運行機製，更能為構建下一代顛覆性的量子信息技術奠定堅實的基礎。這趟探索量子信息湧現之旅，如同欣賞一場精妙絕倫的量子之舞，充滿瞭未知與驚喜，等待我們共同去發掘。

評分☆☆☆☆☆

當我看到這本書時，第一反應是它看起來非常“硬核”。“基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理”這個書名，就足以讓許多讀者望而卻步，其中包括我，雖然我對科技的進步充滿好奇，但對於量子物理學這種抽象且復雜的學科，我一直保持著一種敬畏之心。我曾經嘗試閱讀過一些關於量子計算的普及讀物，它們嚮我展示瞭量子計算的巨大潛力，也讓我對其中的一些基本原理，如量子比特、量子門操作等，有瞭一些模糊的認識。然而，書名中提到的“弱交叉剋爾非綫性”，對於我來說，簡直是另一個層麵的挑戰。我猜測，這很可能涉及到非常具體的物理現象和數學模型，是那些深入量子光學、凝聚態物理等領域的研究者纔能夠理解的。我期望這本書，即便我可能無法完全理解其中的所有技術細節，也能夠通過其引言或者章節概述，讓我對“弱交叉剋爾非綫性”在量子信息處理中的作用有一個宏觀的認識。也許它能解釋，為什麼這種特殊的非綫性現象對於構建高性能的量子設備至關重要，或者它如何解決當前量子信息處理技術所麵臨的瓶頸。我願意相信，即使是最艱澀的科學理論，也能找到一種方式，觸及那些渴望知識的普通讀者的內心。

評分☆☆☆☆☆

最近在書店裏偶然翻到瞭這本書，光是書名就讓我産生瞭極大的興趣。我一直對現代物理學，尤其是量子理論在信息科學領域的應用有著濃厚的興趣，雖然我並非該領域的專業研究人員，但我時常會閱讀一些相關的科普書籍或者新聞報道。這本書的題目，“基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理”，聽起來就非常前沿和專業，讓我立刻意識到它可能並非一本大眾普及讀物，而是更側重於學術研究或者專業技能提升。我聯想到之前讀過的一些關於量子糾纏、量子疊加等概念的書籍，它們為我打開瞭瞭解量子世界的大門，讓我驚嘆於微觀粒子世界的奇妙。而“弱交叉剋爾非綫性”這個具體的技術術語，對我來說是一個全新的概念，它激發瞭我深入瞭解的動力。我設想，這本書很可能是在探討如何利用一種特定的非綫性光學效應——弱交叉剋爾非綫性——來構建更高效、更魯棒的量子信息處理係統。這其中可能涉及到量子比特的編碼、操控、測量，以及如何剋服量子退相乾等關鍵問題。我希望書中能夠解釋清楚，這種“弱交叉剋爾非綫性”究竟是什麼，它有什麼特彆的優勢，以及它如何在實際的量子信息處理設備中得到應用。我承認，即使是初步的理解，也需要花費不少精力，但我相信，對於任何對量子技術抱有熱情的讀者來說，這本書都將是一次難得的學習機會。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，聽起來就有一種“直擊靈魂”的震撼力，仿佛它直接揭示瞭未來信息技術發展的某個核心秘密。我不是物理學專業的學生，但對量子世界的奧秘一直保持著強烈的好奇心，並且時常會關注一些關於量子計算、量子通信的最新動態。我讀過一些介紹量子力學基本原理的科普讀物，它們讓我對量子世界那種“不可思議”的特性有瞭初步的認識，比如量子疊加和量子糾纏，以及它們在信息處理方麵可能帶來的革命性變革。然而，“弱交叉剋爾非綫性”這個術語，對我而言，是一個完全陌生的概念，它讓我感覺這本書的深度遠遠超齣瞭我現有的知識範圍。我猜想，這本書很可能是在探討一種非常精密的物理機製，通過利用一種特定的“弱交叉剋爾非綫性”效應，來實現高效、低損耗的量子信息處理。我好奇書中會如何解釋這種非綫性效應的物理本質，它為何“弱”卻又為何重要，以及它如何在實際的量子芯片或量子器件中發揮作用，從而超越現有的經典信息處理技術。即使我可能無法完全理解其中的數學公式和物理推導，但我相信，這本書能夠為我提供一個關於量子信息處理前沿研究的獨特視角，讓我窺見那些驅動未來科技發展的關鍵技術原理。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，這本書的氣質非常獨特。它不像那些市麵上流行的科技暢銷書，用華麗的辭藻和聳人聽聞的預言來吸引眼球，而是散發齣一種沉靜而紮實的學術氛圍。封麵上簡潔的排版和專業的術語，讓我立刻判斷齣這一定是一本內容嚴謹、深入的學術著作。我一直對量子信息科學的發展保持著高度關注，雖然我個人的學術背景並不直接涉及量子物理，但我喜歡通過閱讀相關的專業書籍來拓展我的知識邊界。我曾讀過一些關於量子信息基礎理論的書籍，它們幫助我理解瞭量子疊加、量子糾纏這些顛覆性的概念，也讓我對量子通信和量子計算的未來應用充滿瞭期待。然而，“弱交叉剋爾非綫性”這個概念，對我來說是一個全新的領域，它在我腦海中勾勒齣一種復雜的物理相互作用圖景。我猜想，這本書很可能是在深入研究如何利用這種特殊的非綫性光學效應來構建下一代量子信息處理平颱，例如，它可能涉及到利用特定的光學材料，在微弱的光場作用下産生顯著的非綫性響應，從而實現對量子比特的高效操控和信息的高保真度傳輸。我期待書中能夠提供清晰的理論推導和實驗證據，讓我能夠更深入地理解這一前沿領域的技術細節和科學價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的印象，它散發著一種深邃而迷人的氣息，仿佛直接將人拉入瞭神秘的量子世界。封麵上那交織的光束和抽象的幾何圖形，隱約暗示著某種精妙的數學結構和物理原理在其中扮演著至關重要的角色。我很難不被它所吸引，立刻聯想到那些我曾讀過的關於量子力學入門讀物，雖然它們的風格更為科普，但對於量子世界那種既遵循確定性規律又充滿概率性的奇妙之處，我一直保持著極大的好奇。這本書的名字，“基於弱交叉剋爾非綫性的量子信息處理”，聽起來就充滿挑戰性，尤其是“弱交叉剋爾非綫性”這個詞組，它在我的知識儲備中幾乎是空白的，這讓我既感到一絲畏懼，又湧起瞭強烈的探索欲望。我猜想，這很可能是一本深入探討量子計算、量子通信或者量子測量等領域前沿研究的專著，而“弱交叉剋爾非綫性”可能是一種特殊的量子光學現象或材料特性，它為實現更高效、更穩定的量子信息處理提供瞭新的途徑。我期待書中能用清晰易懂的語言，哪怕是犧牲一些嚴謹性，為我這樣的非專業讀者勾勒齣一個大緻的圖景，讓我能夠窺探到這個復雜概念的冰山一角，並理解它在整個量子信息處理體係中的獨特價值和應用前景。