量子计算、优化与学习 9787030523464 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

焦李成 等 著

图书标签:

• 量子计算
• 量子优化
• 机器学习
• 人工智能
• 算法
• 优化算法
• 量子信息
• 计算机科学
• 交叉学科
• 前沿技术

店铺： 一鸿盛世图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030523464

商品编码：28864516191

包装：平装

出版时间：2018-03-01

基本信息

书名：量子计算、优化与学习

定价：130.00元

作者：焦李成 等

出版社：科学出版社

出版日期：2018-03-01

ISBN：9787030523464

字数：

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

内容提要

---

本书对近年来量子计算智能领域常见理论及技术进行较为全面的阐述和总结，并结合作者多年的研究成果，对相关理论及技术在应用领域的实践情况进行展示和报告。全书从优化和学习两个方面展开，主要内容包含：量子计算物理基础、量子搜索与优化、量子学习、量子进化组播路由、量子粒子群优化、量子进化聚类、基于核熵成分分析的量子聚类、量子粒子群数据分类、量子进化聚类图像分割、量子免疫克隆聚类SAR图像分割与变化检测、量子粒子群医学图像分割和量子聚类社区检测等。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

深入解析量子信息科学的前沿进展与实践应用 书名： 量子信息科学导论：从基础理论到前沿应用 ISBN： 978-7-5083-9988-6 内容简介： 本书旨在为对量子信息科学领域抱有浓厚兴趣的读者提供一个全面、深入且结构清晰的知识框架。全书以严谨的科学态度，系统梳理了量子信息科学从基本概念的建立到尖端技术实现的演进历程，重点关注了量子力学在信息处理范式中的革命性潜力。 第一部分：量子力学基础与信息论的融合 本部分奠定了理解后续所有量子技术所需的数学和物理基础。我们首先回顾了经典物理学中信息论的奠基性工作，如香农的信息熵概念。随后，视角迅速转向微观世界，详细阐述了量子力学的基本公设，包括态矢量、算符、测量理论以及波函数演化（薛定谔方程）。 特别强调了量子叠加态和量子纠缠这两种核心的非经典资源。通过矩阵代数和张量积的工具，我们精确地描述了多体量子系统的状态空间，并引入了密度算符的概念，用于处理开放系统和混合态。这部分内容为后续讨论量子信息处理的效率提升提供了坚实的理论支撑。我们还详细探讨了冯·诺依依曼熵在描述量子信息不确定性方面的独特优势，并引入了互信息和纠缠熵等关键度量标准。 第二部分：量子计算的理论基石与模型构建 在奠定物理基础后，本书深入探讨了量子计算的理论模型。我们首先介绍了量子比特（Qubit）作为信息基本载体的概念，并将其与经典比特进行对比，突显了其指数级信息容量的潜力。 本书详细解析了量子逻辑门，包括泡利门、Hadamard门、相位门，以及实现通用计算所必需的受控非门（如 CNOT）。通过对酉矩阵变换的深入分析，我们证明了量子电路的完备性。随后，我们系统地介绍了三种主要的量子计算模型： 1. 量子电路模型 (Quantum Circuit Model)： 这是最接近经典计算机模型的范式。我们分析了电路深度、门数量对计算复杂度的影响，并探讨了量子线路优化的基本原则，例如如何减少非门数量以降低退相干对计算精度的影响。 2. 量子绝热计算模型 (Adiabatic Quantum Computation, AQC)： 这种模型侧重于利用量子系统的基态演化来解决优化问题。我们详细阐述了量子退火的物理过程，并讨论了其与经典模拟退火的内在联系与区别，重点分析了在实际物理实现中“隧道效应”的作用。 3. 测量基量子计算模型 (Measurement-Based Quantum Computation, MBQC)： 这一模型基于资源态（如簇态）的制备和随后的单比特测量序列。我们探讨了MBQC在容错和拓扑保护方面的潜在优势，并引入了“泡利骨架”等概念来理解其计算路径。 第三部分：量子算法的突破与性能分析 本部分聚焦于展示量子计算机相对于经典计算机的“量子优势”的具体体现。我们对几个里程碑式的量子算法进行了详尽的剖析： Shor算法： 详细分解了该算法在因子分解问题上的指数级加速的原理，包括量子傅里叶变换（QFT）的核心作用以及振幅放大技术的应用。同时，我们也客观地讨论了实现Shor算法所需的高质量容错量子比特的数量和当前技术面临的挑战。 Grover算法： 深入探讨了它在无序数据库搜索中的二次加速（$O(sqrt{N})$）。我们精确推导了Grover迭代的几何意义，即状态向量在由目标态和初始态张成的二维平面上的旋转过程。 量子模拟算法： 阐述了如何利用量子计算机模拟其他复杂的量子多体系统（如分子结构、材料性质），这被认为是量子计算最快可能实现商业价值的领域。我们讨论了量子相估值算法 (QPE) 在确定系统能量特征值方面的应用。 第四部分：量子硬件的实现途径与工程挑战 要实现大规模量子计算，必须克服硬件工程的巨大障碍。本部分全面概述了当前主流的、具有前景的物理实现平台，并分析了它们各自的优势和固有的局限性： 1. 超导电路 (Superconducting Circuits)： 探讨了基于Transmon等量子比特的设计，它们在可扩展性和门操作速度上的优势，同时也强调了其对极低温环境（mK级别）的严苛要求以及“串扰”问题的存在。 2. 囚禁离子 (Trapped Ions)： 介绍了如何利用激光冷却和电磁场精确控制单个离子能级作为量子比特。其高保真度的单比特和双比特门操作是其核心竞争力，但扩展到大规模系统（如通过量子总线连接）的工程难度较大。 3. 光量子计算 (Photonic Quantum Computing)： 侧重于利用光子的偏振、路径或时间结构作为量子比特。本书重点介绍了基于线性光学元件的“测量延迟”方案和基于压缩态光子的玻色子采样（Boson Sampling）模型。 4. 半导体量子点与拓扑量子比特： 对新兴的固态方案进行了前瞻性介绍，特别是拓扑量子比特在抵抗局部噪声方面的理论优势，尽管其制备仍处于早期探索阶段。 第五部分：前沿交叉领域与未来展望 最后一部分将目光投向量子信息科学与其他学科的深度交叉融合。 量子机器学习 (QML)： 我们探讨了如何将量子电路嵌入到经典机器学习流程中，例如使用变分量子本征求解器（VQE）进行参数优化，以及如何利用量子核方法来处理高维特征空间。 量子密码学与安全通信： 详细介绍了量子密钥分发（QKD）的原理，特别是BB84协议和E91协议，强调了其基于物理定律的安全性。同时，本书也讨论了后量子密码学（PQC）的必要性和研究现状，以应对未来量子计算机对现有公钥体系的威胁。 本书结构严谨，逻辑清晰，力求在保持科学严谨性的同时，为读者提供一个通往量子信息前沿研究的有效路径。它不仅是理工科高年级学生和研究人员的专业参考书，也是对未来信息技术革命感兴趣的专业人士的理想读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计真是别出心裁，装帧和封面给人的感觉非常专业，一看就是经过精心打磨的作品。我尤其喜欢它在视觉上所营造出的那种严谨又不失现代感的氛围。拿到手的时候，就感觉沉甸甸的，内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰锐利，即便是复杂的公式和图表也能一目了然，这对于深度阅读和反复查阅来说简直是福音。我花了些时间去感受它的整体结构，发现作者在章节布局上似乎下了不少功夫，逻辑链条清晰，层层递进，让人在跟随作者思路前行的过程中，很少会感到迷失方向。这种对细节的关注，让阅读体验得到了极大的提升，不只是知识的获取，更是一种审美上的享受。我敢肯定，这本书的装帧和排版，完全可以作为科技类专业书籍的一个范本。

评分☆☆☆☆☆

从内容组织上看，作者展现了极强的宏观把握能力和对学科脉络的深刻洞察力。这本书并非仅仅是罗列知识点，它更像是在构建一个知识体系的完整地图。我注意到，它非常注重历史背景和未来趋势的结合，让读者在学习具体技术的同时，也能理解这些技术是如何一步步发展到今天的，以及它们可能将如何塑造未来的研究方向。这种“知其然，更知其所以然”的叙事方式，极大地增强了知识的粘性。每一次读完一个小节，我都会有一种豁然开朗的感觉，因为作者总能巧妙地将看似孤立的知识点串联起来，形成一个有机统一的整体，这对于构建系统的知识框架至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论的严谨性与实践的可操作性之间，找到了一种近乎完美的平衡点。我欣赏它对待基础概念的毫不含糊，每一个定义、每一个定理都被充分论证，确保了理论基础的牢固。但与此同时，它并没有停留在纸面上的推演，而是紧密结合了当前行业内的实际应用案例和工程挑战。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的良性循环，使得书中的内容不仅具有学术价值，更拥有即时的应用指导意义。对于一个希望将所学知识快速转化为实际工作能力的读者来说，这种兼顾深度与广度的处理方式，简直是教科书级别的范例。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理专业术语和引入新概念时的处理方式，体现了作者深厚的教学功底。它没有急于求成，而是非常有步骤地引导读者进入新的领域。我特别留意到，每当引入一个全新的、可能让人生畏的专业词汇时，作者都会先提供一个清晰、简洁的解释，甚至会用斜体或粗体进行强调，确保读者不会在阅读流程中被这些“拦路虎”绊倒。这种细致入微的关怀，让阅读过程变得异常顺畅和高效。它让我感觉自己像是在一位极富耐心的私人导师的指导下学习，每一个拐角都被预先告知，每一步的台阶都铺设得平稳妥帖，极大地降低了自主学习的心理门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格实在是太让人耳目一新了。它不像一些传统教材那样，总是板着面孔，充斥着晦涩难懂的学术术语，反而多了一种对话感。作者在讲解那些前沿概念时，似乎总能找到一个恰到好处的比喻或者一个生活中的小例子来辅助说明，使得那些原本高高在上的理论一下子变得亲切了许多。我发现自己不是在“啃书”，而更像是在和一位经验丰富的导师进行深入的交流，他总能耐心地将复杂的概念拆解开来，确保读者跟得上节奏。这种将高深知识“口语化”的能力，是许多专业作者所欠缺的，也正是我如此喜爱这本书的原因之一。它成功地架设了一座坚实的桥梁，连接了理论的彼岸和读者的认知前沿。