统计光学（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[美] 顾德曼，J，W 著，陈家璧 等 译

图书标签:

• 光学
• 统计光学
• 物理光学
• 光学仪器
• 光传播
• 衍射
• 干涉
• 偏振
• 激光
• 光学测量

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030563385

版次：01

商品编码：12320199

包装：精装

开本：32开

出版时间：2018-03-01

页数：456

正文语种：中文

内容简介

本书是J.W.Goodman所著《统计光学》的第二版。《BR》　　本书秉承第一版的精神，用通信理论中的概率统计方法，研究光场本身、光传播过程及检测接收时的随机涨落。它既是一门应用科学，在信息光学中有广泛的应用，又涉及对于光的本性的理解，同光学中的其他分支有着密切联系，它的基础知识已经成为光学工作者的必备知识。

现代量子信息与计算导论 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代量子信息与计算领域的导论。它建立在扎实的量子力学基础之上，系统地介绍了量子比特、量子门、量子纠缠等核心概念，并逐步深入到量子算法、量子信息论以及新兴的量子计算硬件平台。本书的编写旨在平衡理论的严谨性与工程实践的可理解性，力求使具有一定物理或数学背景的读者能够快速掌握该领域的前沿知识和研究方法。 第一部分：量子力学基础与量子比特 第一章：复习与拓展：经典信息与量子力学的基本假设 本章首先回顾经典信息论中比特、信息熵等基本概念，为后续引入量子信息提供对比参照。随后，本书严格阐述量子力学的基本公设，包括态空间（希尔伯特空间）、态矢的演化（薛定谔方程）、测量理论（概率诠释与波函数坍缩）。重点讨论了自旋1/2系统作为最简单的量子力学模型，引入狄拉克符号（Bra-Ket notation）的强大表达能力。通过对二维希尔伯特空间的细致分析，自然引出量子比特（Qubit）的概念，强调其与经典比特在信息承载能力上的本质区别，特别是叠加态的物理意义。 第二章：单量子比特的描述与操作 详细介绍单量子比特的数学描述，包括其状态向量在计算基和旋转基下的表示。深入探讨了泡利矩阵族（$sigma_x, sigma_y, sigma_z$）在线性代数和量子操作中的核心地位。本章构建了布洛赫球模型（Bloch Sphere），形象地描绘了单量子比特所有可能纯态的几何表示，并解释了如何通过单一旋转操作（如Rabi振荡）实现量子态的任意调控。此外，讨论了单比特的测量过程，包括投影测量和概率诠释。 第三章：多量子比特系统与张量积结构 将理论扩展至多个量子比特构成的复合系统。系统阐述张量积（Tensor Product）在描述多粒子波函数中的作用，清晰界定子空间与整个系统的区别。重点分析双量子比特系统的希尔伯特空间维度增长特性，并基于此解释了经典信息系统与量子信息系统在描述复杂度上的指数级差异。本章的难点在于理解如何用张量积空间表示复合系统的演化和操作。 第二部分：量子纠缠与量子操作 第四章：量子纠缠的本质 这是本书的核心章节之一。首先定义了可分离态（Product State）和纠缠态（Entangled State）。通过对贝尔态（Bell States）的详细分析，直观展示了最大纠缠态的特性，特别是EPR佯谬和量子隐形传态所需的资源。深入讨论纠缠的量化指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）和纠缠度量，强调纠缠作为一种独特的物理资源在量子计算中的关键作用。 第五章：量子门与酉变换 量子操作的本质是酉矩阵（Unitary Transformation）。本章系统分类并介绍了基础量子门：单比特门（如Hadamard门、相位门）和多比特门（如CNOT门、SWAP门）。详细解释了Hadamard门如何产生叠加态，以及CNOT门在产生纠缠态中的不可替代性。讨论了通用量子门集（Universal Gate Sets）的概念，证明了只需有限的几类量子门即可实现任意酉演化，这为量子计算机的构建提供了理论基础。同时，引入了密度矩阵（Density Matrix）的概念，用于描述混合态和开放量子系统的演化。 第六章：量子电路与系统演化 将量子门按时间顺序排列，构建量子电路（Quantum Circuit）。通过实例演示如何用电路图清晰地表示复杂的量子算法。探讨了量子系统的开放性问题，引入了量子退相干（Decoherence）的概念，解释了环境噪声如何将纯态转化为混合态，并导致量子信息的丢失。初步介绍马尔可夫过程和量子操作的超算子（Superoperator）描述。 第三部分：量子信息处理与算法 第七章：量子信息论基础 本章从信息论的角度审视量子系统。引入量子信息熵，如冯·诺依依曼熵（Von Neumann Entropy），作为衡量量子系统混乱程度和纠缠程度的量度。讨论了量子信道（Quantum Channel）的概念及其输出的混合态描述。重点阐述了量子信息处理中的基本定理，例如不可克隆定理（No-Cloning Theorem）及其对信息安全传输的深刻影响。 第八章：量子计算模型与核心算法 详细介绍量子计算模型，特别是量子线路模型和量子退火模型。集中讨论了两个里程碑式的量子算法：Deutsch-Jozsa算法和Simon算法，它们首次展示了量子计算在特定问题上相对于经典计算的指数级加速潜力。随后，深入剖析秀尔算法（Shor's Algorithm）的原理，解释其如何利用量子傅里叶变换（QFT）实现大数分解的加速，并分析其对现代密码体系构成的潜在威胁。接着，详细讲解格罗弗搜索算法（Grover's Algorithm），说明其在无结构数据库搜索中的二次加速（Quadratic Speedup）。 第九章：变分量子本征求解器（VQE）与量子机器学习初步 转向当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代的实用方法。VQE作为一种混合量子-经典算法被详细介绍，阐述其在分子能量计算等化学模拟中的应用框架。初步探讨量子机器学习（QML）的基本思想，包括量子特征映射和量子神经网络（QNN）的概念，强调如何利用量子态的内在结构来处理高维数据。 第四部分：物理实现与未来展望 第十章：量子计算的物理平台 本章对当前主流的量子硬件实现路径进行概述和比较。详细分析了超导电路（Transmon Qubits）、离子阱（Trapped Ions）、光子量子计算（Photonic Qubits）和拓扑量子计算等技术。重点讨论了每种平台的优势（如连通性、相干时间）和面临的主要工程挑战，特别是量子比特的制备、操控精度和可扩展性问题。 第十一章：量子误差修正 鉴于环境噪声对量子计算的致命影响，本章聚焦于量子误差修正（Quantum Error Correction, QEC）理论。解释了经典纠错码的局限性，然后介绍如Shor码和表面码（Surface Code）等基础量子纠错方案。阐述了逻辑量子比特（Logical Qubit）的概念，以及如何通过冗余编码来保护量子信息免受比特翻转和相位翻转错误的干扰，这是构建容错量子计算机的关键步骤。 结语 全书以对量子技术未来应用潜力的展望收尾，涵盖量子模拟、量子密码学（如BB84协议）以及对量子霸权（Quantum Supremacy）的探讨，引导读者思考该领域的研究前沿和工程难题。本书内容涵盖了从理论基础到前沿应用的完整知识体系，是学习和研究量子信息科学的优秀参考资料。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我注意到作者在引用和参考文献方面做得非常严谨和现代。他不仅回顾了早期奠基性的经典文献，更重要的是，穿插了许多近十年来在重要期刊上发表的前沿研究成果作为实例或背景知识。这种做法使得这本书的内容始终保持着旺盛的生命力和与时俱进的精神。比如，在讨论光场的传播和调制时，书中对基于超材料（Metamaterials）的光学特性的讨论，虽然篇幅不长，但切中要害，为读者指明了通往更深层次学习的路径。这种对时代脉搏的精准把握，确保了读者所学知识体系的先进性，避免了学习到过时的理论框架。对于希望将这本书作为深入研究参考的人来说，这本书提供的引用网络无疑是一个巨大的信息宝库，它不仅仅是一本书，更像是一份精心策划的、通往该领域未来发展方向的路线图。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的结构组织方式感到由衷的赞赏，它采取了一种非常循序渐进的教学路径。开篇并没有直接跳入高深的数学推导，而是先用非常直观的、基于日常生活现象的例子来引导读者建立起对光波本质的初步认知。这种“从现象到本质”的叙事手法，极大地降低了学习的心理门槛。随着章节的深入，作者巧妙地引入了傅里叶分析和矢量微积分等必要的数学工具，但关键在于，这些数学工具的引入总是紧密围绕着具体的物理问题展开，让人清楚地知道“为什么要学这个”，而不是孤立地学习数学本身。我特别喜欢其中关于衍射理论的章节，作者用几何光学作为参照系，一步步过渡到惠更斯-菲涅耳原理，再通过对菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的详细剖析，构建了一个完整的知识体系。这种层层递进的编排，使得原本看似庞杂的知识点，被有机地串联起来，形成了一个逻辑严密的网络，让读者在掌握细节的同时，也能够把握全局的宏观视野。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的习题设计是它作为一本优秀教材的又一力证。许多教材的习题要么过于简单，只是对概念的机械重复；要么设计得过于偏怪，与主线内容关联度不高。但这里的设计则恰到好处地体现了“学以致用”的理念。大部分习题都具有很强的启发性，它们往往不是直接套用公式，而是要求读者将不同章节的知识点进行综合运用，或者是对特定边界条件下的系统进行分析。我尤其欣赏那些“思考题”或“延伸阅读”部分，它们往往会引导读者去探讨一些前沿或尚未完全解决的问题，极大地激发了我的好奇心和探索欲。完成这些习题后，我不仅巩固了对核心概念的理解，更重要的是，我开始学会像一个真正的研究者那样去审视和分析一个光学问题，这是一种比单纯记忆知识点更为宝贵的收获。这些习题的难度分布也经过了精心设计，确保了不同水平的学习者都能从中受益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度达到了一个令人印象深刻的平衡点。它既没有沦为一本仅停留在基础概念介绍的科普读物，也没有陷入过度沉溺于高等数学证明的象牙塔。它精准地把握住了工程应用和基础研究之间的黄金分割线。例如，在涉及偏振光部分，书中不仅清晰地阐述了琼斯矩阵和穆勒矩阵的物理意义，还通过引入一些实际测量仪器的原理介绍，让理论知识立刻“活”了起来。对于那些希望将所学知识应用于实际科研或工程设计的人来说，书中所提供的各种近似条件下的解析解和数值计算方法，是非常宝贵的资源。我发现在对照其他一些经典教材时，这本书在特定问题的讨论上提供了更多细节和更清晰的物理图像，尤其是在处理非线性光学效应的初步介绍时，作者的阐述显得尤为透彻，让人能相对轻松地把握住其核心的物理机制，而不是被复杂的张量方程所困扰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在令人眼前一亮，封面采用了一种低饱和度的藏青色，搭配烫金的字体，在光线下若隐若现，透露出一种沉稳而又不失精致的学院气息。内页的纸张质感也相当出色，触感细腻，不易反光，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻了不少。特别是对一些复杂公式的排版，处理得非常清晰，图表的设计也采用了更现代的配色方案，使得原本可能枯燥的理论内容，在视觉上变得更加易于接受和理解。作者在章节之间的过渡处理得非常流畅，每一章的开头都会有一个简短的引言，概述本章的核心概念和学习目标，这对于初次接触这个领域的读者来说，无疑是极大的帮助。同时，书本的开本适中，便于携带，无论是放在书包里通勤，还是在图书馆里翻阅，都显得恰到好处。细节之处见真章，这种对物理实体体验的重视，让我在拿起这本书的那一刻，就感受到了出版方在制作上的用心良苦，这绝不是一本可以随便应付的教材，它更像是一件精心打磨的工艺品，值得在书架上占据一席之地，时不时拿出来翻阅和品味。