现代物理基础丛书·典藏版：实验物理中的概率和统计（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《现代物理基础丛书·典藏版：实验物理中的概率和统计（第2版）》介绍在分析处理实验或测量数据中涉及的概率和数理统计知识，内容包括：概率论初步，随机变量及其子样和它们的分布，参数估计（极大似然法、*小二乘法、矩法），假设检验，蒙特卡罗方法，还简要介绍了参数估计必须用到的极小化的有关知识。第二版中增加了若干章节讨论数据统计处理中的一些困难问题和近期国际上发展起来的新方法。书中分析了取自普通物理、核物理、粒子物理和工程技术问题的许多实例，具体讲述了概率和数理统计方法在实际问题中的应用。书末附有详尽的数理统计表，可供《现代物理基础丛书·典藏版：实验物理中的概率和统计（第2版）》涉及的几乎所有概率统计问题之需要，而无需查阅专门的数理统计表书籍。
　　《现代物理基础丛书·典藏版：实验物理中的概率和统计（第2版）》可供实验物理工作者和大专院校相关专业师生、理论物理研究人员、工程技术人员以及从事自然科学和社会科学的数据测量和分析研究人员参考。

内页插图

目录

前言/序言

　　自本书第一版问世以来，作者陆续收到全国不少研究所研究人员和大学师生来函或口头信息，从而得知拙作在一定程度上对于他们的研究、教学工作和学习有所帮助。有些学校，如山东大学物理系和华中师范大学粒子物理研究所将它作为研究生相关课程的参考教材，我本人也曾在中国高等科技中心讲习班、全国核电子学和探测器年会、四川大学物理系和高能物理研究所实验物理中心研究生学术讲座中作过若干次学术报告，反应堪称良好，然而因出版年代已然长久，书店里已难觅踪迹，经常听到同事、好友和学生希望再版的呼声。
　　这些年来，由于研究工作的需要，研习了近期国际上针对一些实验数据分析中较为困难的问题发展起来的新方法，也觉得需要对第一版的内容作些扩充，
　　于是，自今年春节后，我开始整理手头的资料，除对第一版的内容做了少量修改之外，主要是增补了若干章节，包括“非正态型似然函数情形下多个实验结果的合并”（8。8。2小节）、“协方差矩阵未知的多个实验结果的合并”（9。10节）、“存在本底情形下小信号测量的区间估计”（第十一章）以及“信号的统计显著性”（12。5节）。这些内容主要涉及实验数据的统计处理中的一些困难问题和近期国际上发展起来的新方法。
　　本书的再版得到了中国科学院高能物理研究所、中国高等科技中心、华中师范大学粒子物理研究所、中国科技大学近代物理系、山东大学物理系、清华大学工程物理系的领导和叶铭汉院士、王贻芳、李卫国、刘连寿、刘峰、张学尧、高原宁、陈宏芳、伍健诸教授的热情鼓励和鼎力支持，以及科学出版社胡凯同志的积极协助。没有他们的努力，本书的再版是难以实现的。

现代物理基础丛书·典藏版：量子信息与计算导论 丛书系列： 现代物理基础丛书·典藏版 本书定位： 本书旨在为物理学、数学和计算机科学专业的学生及研究人员，提供一套全面且深入的量子信息与计算理论基础。它不仅系统梳理了量子力学在信息科学中的核心概念，更着重于构建从基础原理到前沿应用的完整知识体系。 内容概述： 本书严格遵循从基本概念到复杂应用的逻辑结构，分为五个主要部分，共十八章。 第一部分：量子信息基础 本部分奠定全书的理论基石，详细阐述了量子力学的核心数学框架及其在信息处理中的独特之处。 第一章：回顾经典信息论 从香农的信息熵出发，回顾经典比特（bit）的定义、信道容量、编码和压缩的基本原理。引入信息论的数学工具，为后续量子信息的对比和发展做铺垫。 第二章：量子态与量子比特 本章深入探讨量子力学的基本假设。重点介绍狄拉克符号（bra-ket notation）的使用，状态向量在希尔伯特空间中的表示。核心内容是量子比特（qubit）的概念，包括其叠加态、布洛赫球表示法，以及如何直观理解量子态的几何意义。 第三章：量子测量与概率 详细解析量子力学中的测量公设。阐述投影测量（Projection Measurement）的原理，关注本征值和本征态。引入概率诠释，讨论测量对量子态的塌缩效应。特别分析了概率幅（Probability Amplitude）与经典概率之间的根本区别。 第四章：量子演化与幺正变换 本章聚焦于量子态的时间演化。介绍薛定谔方程及其在有限维系统中的简化形式——量子门。深入探讨幺正矩阵的性质及其在保持量子态演化可逆性中的关键作用。 第二部分：核心量子操作与纠缠 这一部分是理解量子计算威力的关键，集中讨论多量子比特系统和量子关联的特性。 第五章：单比特量子门 系统介绍标准单比特门，如泡利矩阵 ($X, Y, Z$)、哈达玛门 ($H$) 以及相位门 ($S, T$)。分析这些门在布洛赫球上的几何操作，并展示它们如何实现任意单比特幺正变换。 第六章：多比特量子门与量子线路 扩展到多比特系统，重点介绍控制非门（CNOT）、受控$Z$门（CZ）等基本两比特门。阐述量子线路图的设计规范，以及如何用这些基本门搭建更复杂的酉矩阵。分析量子线路的通用性——任何酉操作都可以由一组通用量子门集（如 ${H, T, CNOT}$）来近似实现。 第七章：量子纠缠的本质 纠缠是量子信息区别于经典信息的最核心特征。本章深入剖析纠缠态，特别是贝尔态（Bell States）。通过张量积形式，精确描述可分离态与纠缠态的数学区别。引入纠缠的量化指标，如纠缠熵。 第八章：量子信道与退相干 讨论开放量子系统下的动力学，引入密度矩阵描述混合态。详细解释量子信道（Quantum Channel）的概念，并用超算子（Superoperator）描述其演化。重点分析退相干（Decoherence）的物理机制及其对量子计算稳定性的破坏作用。 第三部分：量子计算算法 本部分将理论知识应用于实际计算模型，展示量子计算相对于经典计算的潜在加速。 第九章：量子并行性与不可克隆定理 阐释量子并行性（Quantum Parallelism）的概念，及其在算法加速中的潜力。随后，严格证明不可克隆定理（No-Cloning Theorem），解释为什么量子态不能被精确复制，这对量子安全至关重要。 第十章：Deutsch-Jozsa 算法 作为第一个展示量子优越性的算法，本章详细剖析其原理，对比其与经典算法的查询复杂度差异，理解如何利用叠加态实现一步到位计算。 第十一章：Deutsch-Jozsa 算法的推广——加拿大二人谜题 第十二章：Grover 搜索算法 深入研究Grover算法，它提供了对非结构化搜索问题的平方加速。详细介绍振幅放大（Amplitude Amplification）技术，并分析其迭代次数与误差控制。 第十三章：Shor 因子分解算法 本章的重头戏，介绍对现代密码学构成威胁的Shor算法。核心在于周期查找（Period Finding）子程序，即如何利用量子傅里叶变换（QFT）高效地解决大整数分解问题。 第十四章：量子傅里叶变换（QFT） 详细推导量子傅里叶变换的定义及其在量子线路中的高效实现。QFT是实现Shor算法和相位估计算法的关键工具。 第四部分：量子模拟与物理应用 本部分将视角从纯信息处理扩展到物理系统的模拟和测量。 第十五章：量子模拟概述 讨论为什么量子计算机是模拟其他量子系统的理想平台。介绍Trotter-Suzuki分解法，用于将复杂的哈密顿量演化分解为有限的量子门操作序列。 第十六章：变分量子本征求解器（VQE） 介绍混合量子-经典算法，特别是VQE。分析其在化学计算和材料科学中寻找基态能量的应用框架和局限性。 第五部分：量子信息传输与安全 本部分关注量子信息在传输和安全通信中的应用。 第十七章：量子隐形传态（Teleportation） 详细阐述量子隐形传态的完整流程，包括贝尔态测量、经典信息反馈以及如何利用纠缠态实现非局域传输，但强调信息传递速度仍受限于光速。 第十八章：量子密钥分发（QKD） 重点介绍BB84协议的原理和实现细节。严格分析其基于物理定律的安全性保证，讨论其与经典加密技术的区别，并简要提及Ekert91协议。 特色与优势： 本书结构严谨，数学推导详尽，充分兼顾了理论的深度和教学的清晰度。大量的图示和具体的计算实例，帮助读者直观理解抽象的量子概念。本书不仅面向理论研究，也为希望将量子技术应用于工程和计算领域的读者提供了坚实的知识基础。每一章末尾均附有深度习题，旨在巩固核心概念和培养解决实际问题的能力。