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量子信息簡明教程 版權(quán)信息
- ISBN：9787302631149
- 條形碼：9787302631149 ; 978-7-302-63114-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
量子信息簡明教程 本書特色
《量子信息簡明教程》基于作者10多年姚班教學(xué)積累而成，系統(tǒng)且完整地介紹了量子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，可為進(jìn)一步了解甚至進(jìn)入量子信息前沿領(lǐng)域研究打好基礎(chǔ)。
量子信息簡明教程 內(nèi)容簡介
《量子信息簡明教程》從量子力學(xué)與信息論的基礎(chǔ)出發(fā)，系統(tǒng)且完整地介紹了量子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，包 括量子信息科學(xué)所需的線性代數(shù)與信息論數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、量子系統(tǒng)的基本描述與一般描述、量子系統(tǒng)中的現(xiàn)象與應(yīng)用，以及量子信息論與量子糾纏的初步介紹。此外，《量子信息簡明教程》還涵蓋了一些近期量子信息領(lǐng)域研究方向的發(fā)展。《量子信息簡明教程》可作為量子信息專業(yè)的基礎(chǔ)課程或物理專業(yè)的通識課程教材使用。
量子信息簡明教程 目錄
第0章 線性代數(shù)與經(jīng)典信息論基礎(chǔ) 1
0.1 數(shù)學(xué)記號 1
0.2 希爾伯特空間表示 2
0.2.1 狄拉克符號 2
0.2.2 希爾伯特空間 3
0.2.3 射線 4
0.3 矩陣運算 5
0.3.1 矩陣基本運算 5
0.3.2 直和與張量積 9
0.3.3 偏跡 11
*0.3.4 張量網(wǎng)絡(luò) 13
0.3.5 方陣的解析函數(shù) 15
*0.3.6 一般矩陣的解析函數(shù) 18
0.4 經(jīng)典信息論簡介 21
0.4.1 香農(nóng)熵 21
0.4.2 數(shù)據(jù)壓縮 22
0.4.3 其他的熵形式信息量 28
0.4.4 信道編碼 29
0.4.5 Rényi熵 31
習(xí)題 33
第1章 量子系統(tǒng)的基本描述 35
1.1 量子純態(tài) 35
1.1.1 量子態(tài)空間與態(tài)疊加原理 35
1.1.2 量子比特 36
1.1.3 復(fù)合系統(tǒng) 38
1.1.4 量子態(tài)的密度矩陣表示 39
1.1.5 實際物理系統(tǒng) 40
1.2 測量 41
1.2.1 可觀測量 41
1.2.2 投影測量 43
1.3 幺正變換 45
1.3.1 量子演化的數(shù)學(xué)表示 45
1.3.2 典型幺正矩陣 46
1.3.3 高維幺正變換 48
1.4 確定量子態(tài) 53
1.4.1 布洛赫球面 53
1.4.2 量子比特基 55
1.4.3 量子層析術(shù) 56
1.5 量子信息守恒 58
1.5.1 量子不可克隆定理 58
1.5.2 量子不可刪除定理 60
1.5.3 不存在通用的非門 61
習(xí)題 63
第2章 量子系統(tǒng)的一般描述 66
2.1 兩體量子純態(tài) 66
2.1.1 兩體量子系統(tǒng)與量子態(tài) 66
2.1.2 施密特分解 68
2.1.3 有趣的“悖論” 69
2.2 一般態(tài) 70
2.2.1 從偏跡到子系統(tǒng)的密度矩陣 70
2.2.2 純態(tài)的混合 73
2.2.3 混態(tài)的純化 76
2.2.4 混態(tài)的布洛赫球表示和量子層析 79
2.2.5 量子態(tài)距離的度量 81
2.3 一般測量 82
2.3.1 正定算子測量 82
2.3.2 Naimark 定理 85
2.3.3 量子儀器 87
2.3.4 聯(lián)合測量和貝爾態(tài)測量 88
2.4 一般的量子操作 88
2.4.1 量子信道 89
2.4.2 主方程 92
2.4.3 Stinespring延拓 93
2.5 帶有噪聲的量子演化 94
2.5.1 隨機(jī)幺正演化導(dǎo)致的演化過程 94
2.5.2 信息丟失導(dǎo)致的演化過程 96
2.5.3 去極化信道 97
習(xí)題 99
第3章 有趣的量子現(xiàn)象和應(yīng)用 103
3.1 貝爾不等式 103
3.1.1 從EPR佯謬到貝爾定理 103
3.1.2 Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式 106
3.1.3 非局域博弈 110
3.1.4 貝爾實驗的漏洞 113
3.1.5 CH不等式和Eberhard不等式 115
3.2 量子密集編碼 118
3.2.1 基本編碼 118
3.2.2 量子密集編碼 119
3.3 量子隱形傳態(tài) 121
3.3.1 純態(tài)的傳輸 121
3.3.2 糾纏交換 123
3.3.3 遠(yuǎn)程態(tài)制備 125
3.3.4 使用隱形傳態(tài)來進(jìn)行操作 127
習(xí)題 130
第4章 量子信息論 133
4.1 量子熵 133
4.1.1 馮·諾依曼熵 133
4.1.2 量子相對熵 135
4.1.3 其他的量子熵 137
*4.1.4 熵函數(shù)的公理化推導(dǎo) 140
4.2 量子糾纏初步 141
4.2.1 可分態(tài)與糾纏態(tài) 141
4.2.2 糾纏度量 147
4.2.3 一些常用的糾纏度量 149
4.3 量子通信與編碼 152
4.3.1 量子無噪聲編碼定理 152
4.3.2 可獲取信息與Holevo信息 156
*4.3.3 信道容量簡介 159
習(xí)題 164
參考文獻(xiàn) 169
索引 172
Index 175
0.1 數(shù)學(xué)記號 1
0.2 希爾伯特空間表示 2
0.2.1 狄拉克符號 2
0.2.2 希爾伯特空間 3
0.2.3 射線 4
0.3 矩陣運算 5
0.3.1 矩陣基本運算 5
0.3.2 直和與張量積 9
0.3.3 偏跡 11
*0.3.4 張量網(wǎng)絡(luò) 13
0.3.5 方陣的解析函數(shù) 15
*0.3.6 一般矩陣的解析函數(shù) 18
0.4 經(jīng)典信息論簡介 21
0.4.1 香農(nóng)熵 21
0.4.2 數(shù)據(jù)壓縮 22
0.4.3 其他的熵形式信息量 28
0.4.4 信道編碼 29
0.4.5 Rényi熵 31
習(xí)題 33
第1章 量子系統(tǒng)的基本描述 35
1.1 量子純態(tài) 35
1.1.1 量子態(tài)空間與態(tài)疊加原理 35
1.1.2 量子比特 36
1.1.3 復(fù)合系統(tǒng) 38
1.1.4 量子態(tài)的密度矩陣表示 39
1.1.5 實際物理系統(tǒng) 40
1.2 測量 41
1.2.1 可觀測量 41
1.2.2 投影測量 43
1.3 幺正變換 45
1.3.1 量子演化的數(shù)學(xué)表示 45
1.3.2 典型幺正矩陣 46
1.3.3 高維幺正變換 48
1.4 確定量子態(tài) 53
1.4.1 布洛赫球面 53
1.4.2 量子比特基 55
1.4.3 量子層析術(shù) 56
1.5 量子信息守恒 58
1.5.1 量子不可克隆定理 58
1.5.2 量子不可刪除定理 60
1.5.3 不存在通用的非門 61
習(xí)題 63
第2章 量子系統(tǒng)的一般描述 66
2.1 兩體量子純態(tài) 66
2.1.1 兩體量子系統(tǒng)與量子態(tài) 66
2.1.2 施密特分解 68
2.1.3 有趣的“悖論” 69
2.2 一般態(tài) 70
2.2.1 從偏跡到子系統(tǒng)的密度矩陣 70
2.2.2 純態(tài)的混合 73
2.2.3 混態(tài)的純化 76
2.2.4 混態(tài)的布洛赫球表示和量子層析 79
2.2.5 量子態(tài)距離的度量 81
2.3 一般測量 82
2.3.1 正定算子測量 82
2.3.2 Naimark 定理 85
2.3.3 量子儀器 87
2.3.4 聯(lián)合測量和貝爾態(tài)測量 88
2.4 一般的量子操作 88
2.4.1 量子信道 89
2.4.2 主方程 92
2.4.3 Stinespring延拓 93
2.5 帶有噪聲的量子演化 94
2.5.1 隨機(jī)幺正演化導(dǎo)致的演化過程 94
2.5.2 信息丟失導(dǎo)致的演化過程 96
2.5.3 去極化信道 97
習(xí)題 99
第3章 有趣的量子現(xiàn)象和應(yīng)用 103
3.1 貝爾不等式 103
3.1.1 從EPR佯謬到貝爾定理 103
3.1.2 Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式 106
3.1.3 非局域博弈 110
3.1.4 貝爾實驗的漏洞 113
3.1.5 CH不等式和Eberhard不等式 115
3.2 量子密集編碼 118
3.2.1 基本編碼 118
3.2.2 量子密集編碼 119
3.3 量子隱形傳態(tài) 121
3.3.1 純態(tài)的傳輸 121
3.3.2 糾纏交換 123
3.3.3 遠(yuǎn)程態(tài)制備 125
3.3.4 使用隱形傳態(tài)來進(jìn)行操作 127
習(xí)題 130
第4章 量子信息論 133
4.1 量子熵 133
4.1.1 馮·諾依曼熵 133
4.1.2 量子相對熵 135
4.1.3 其他的量子熵 137
*4.1.4 熵函數(shù)的公理化推導(dǎo) 140
4.2 量子糾纏初步 141
4.2.1 可分態(tài)與糾纏態(tài) 141
4.2.2 糾纏度量 147
4.2.3 一些常用的糾纏度量 149
4.3 量子通信與編碼 152
4.3.1 量子無噪聲編碼定理 152
4.3.2 可獲取信息與Holevo信息 156
*4.3.3 信道容量簡介 159
習(xí)題 164
參考文獻(xiàn) 169
索引 172
Index 175
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量子信息簡明教程 作者簡介
馬雄峰，2003年畢業(yè)于北京大學(xué)并獲得學(xué)士學(xué)位，2008年于多倫多大學(xué)獲得博士學(xué)位。2012年加入清華大學(xué)交叉信息研究院，現(xiàn)任博士生導(dǎo)師，長江學(xué)者。主要研究興趣在量子信息科學(xué)，特別專注于量子密碼、量子計算和量子基礎(chǔ)。擔(dān)任Optica、PRL等學(xué)術(shù)期刊的副主編及編委會成員。根據(jù)1992年至2019年全球出版物的科學(xué)計量評估，ResearchGate將其評為全球在量子密碼學(xué)領(lǐng)域最具影響力的研究者之一。
張行健，2018年畢業(yè)于南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位，2023年在清華大學(xué)交叉信息研究院取得博士學(xué)位。研究興趣包括量子密碼、設(shè)備無關(guān)量子信息處理、量子資源理論等。
黃溢智，2019年畢業(yè)于南京大學(xué)物理學(xué)院獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)于清華大學(xué)交叉信息研究院攻讀物理學(xué)博士學(xué)位，研究興趣包括量子密碼、量子通信等。
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