量子理論可視化量子過程及其套用

《量子理論可視化量子過程及其套用》是2021年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：量子理論可視化量子過程及其套用
• 作者：[英]鮑勃·科克,[荷]亞歷克斯·基辛格
• 類別：計算機理論
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2021年9月
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂
• ISBN：9787111689850

內容簡介

本書通過創新的視覺方法解析量子力學的複雜理論，以圖解的方式為讀者詮釋量子世界的獨特特徵，消除了複雜計算的必要。這種量子圖解形式將線性代數和希爾伯特空間的經典技術與量子計算理論的前沿研究相結合，代表了近十年研究的尖端成果。

本書以輕鬆友好的閱讀風格編寫，通過大量的圖表和卡通插圖，幫助讀者掌握圖解推理的技巧來理解量子理論和特徵，配套一百多個習題和實例，讓學生更容易學習和掌握相關知識和技能。作為量子力學領域獨特的圖解形式教科書，適合作為從本科生到博士研究生學習量子理論和量子計算的基礎教材。

圖書目錄

譯者序

前　言

第1章　引言1

1.1　企鵝和北極熊1

1.2　新鮮事4

1.2.1　量子理論新角度：特徵4

1.2.2　數學新形式：圖形6

1.2.3　物理學新基礎：過程理論8

1.2.4　新規範：量子圖形化9

1.3　歷史回顧與參考文獻10

第2章　閱讀指南14

2.1　你是誰，你想要什麼14

2.2　選單14

2.2.1　圖形在本書中的演變15

2.2.2　好萊塢大片風格的預告片16

2.2.3　中間的某些符號污染17

2.2.4　本章小結、歷史回顧與參考文獻、題詞18

2.2.5　加星號的標題和進階閱讀材料章節18

2.3　常見問題19

第3章　圖形化過程21

3.1　從過程到圖形21

3.1.1　過程用框表示，系統用線表示21

3.1.2　過程理論24

3.1.3　圖形也是數學26

3.1.4　過程等式28

3.1.5　圖形代換31

3.2　線路圖32

3.2.1　並行組合33

3.2.2　串列組合34

3.2.3　線路的兩個等價定義35

3.2.4　圖形打敗代數37

3.3　作為過程的函式和關係39

3.3.1　集合39

3.3.2　函式40

3.3.3　關係42

3.3.4　函式與關係44

3.4　特殊過程44

3.4.1　狀態、效應和數字45

3.4.2　說說不可能：零圖50

3.4.3　“只差一個倍數”就能相等的過程51

3.4.4　Dirac符號52

3.5　本章小結54

*3.6　進階閱讀材料56

3.6.1　抽象張量系統56

3.6.2　對稱么半範疇57

3.6.3　一般圖形與線路圖59

3.7　歷史回顧與參考文獻60

第4章　字元串圖62

4.1　杯、蓋和字元串圖63

4.1.1　可分離性63

4.1.2　過程-態對偶性65

4.1.3　拉伸方程67

4.1.4　字元串圖69

4.2　轉置和跡70

4.2.1　轉置71

4.2.2　複合系統的轉置74

4.2.3　跡和分跡75

4.3　翻轉圖76

4.3.1　伴隨77

4.3.2　共軛80

4.3.3　內積84

4.3.4　么正性87

4.3.5　正性88

4.3.6　-正性89

4.3.7　投影運算元90

4.4　字元串圖中的量子特徵92

4.4.1　通用可分離性的不可行定理93

4.4.2　克隆的兩個不可行定理96

4.4.3　仿佛時光在倒流99

4.4.4　隱形傳態101

4.5　本章小結105

*4.6　進階閱讀材料107

4.6.1　抽象張量系統中的字元串圖108

4.6.2　對偶類型和自對偶性108

4.6.3　匕首緊緻閉合範疇111

4.7　歷史回顧與參考文獻112

第5章　圖形表征下的希爾伯特空間114

5.1　基與矩陣115

5.1.1　基的類型115

5.1.2　過程的矩陣120

5.1.3　過程的求和123

5.1.4　矩陣表征下的過程127

5.1.5　同構和么正變換的矩陣130

5.1.6　自伴隨和正過程的矩陣133

5.1.7　矩陣的跡136

5.2　矩陣運算137

5.2.1　矩陣的串列組合137

5.2.2　矩陣的並行組合138

5.2.3　杯和蓋的矩陣形式143

5.2.4　矩陣的字元串圖144

5.2.5　作為過程理論的矩陣145

5.3　希爾伯特空間147

5.3.1　圖形表征下的線性映射和希爾伯特空間147

5.3.2　共軛的正性148

5.3.3　為什麼數學家喜歡複數150

5.3.4　經典邏輯門為線性映射154

5.3.5　X-基和阿達馬門線性映射156

5.3.6　貝爾基和貝爾映射159

5.4　希爾伯特空間與圖形162

5.4.1　線性映射的字元串圖是完備的163

5.4.2　希爾伯特空間的集合理論定義164

5.5　本章小結170

*5.6　進階閱讀材料173

5.6.1　超越有限維數174

5.6.2　具有求和與基的範疇175

5.6.3　扭結理論中的求和176

5.6.4　對稱么半範疇的等價177

5.7　歷史回顧與參考文獻181

第6章　量子過程183

6.1　翻倍表征下的純量子映射184

6.1.1　翻倍產生機率184

6.1.2　翻倍消除全局相位187

6.1.3　純量子映射的過程理論189

6.1.4　通過翻倍保留的事物193

6.1.5　不能通過翻倍保留的事物196

6.2　丟棄表征下的量子映射199

6.2.1　丟棄199

6.2.2　雜化202

6.2.3　量子態的權重和因果性204

6.2.4　量子映射的過程理論208

6.2.5　量子映射的因果性212

6.2.6　因果性表征的下同構和么正性213

6.2.7　Kraus分解與混合216

6.2.8　無廣播定理220

6.3　過程理論的相對論223

6.3.1　因果結構224

6.3.2　因果性意味著無信號傳遞227

6.3.3　因果性和協方差228

6.4　量子過程229

6.4.1　非確定性量子過程230

6.4.2　所有量子映射的非確定性實現233

6.4.3　量子過程的純化234

6.4.4　隱形傳態需要經典通信237

6.4.5　受控過程238

6.4.6　詳細的量子隱形傳態239

6.5　本章小結241

*6.6　進階閱讀材料244

6.6.1　翻倍一般過程理論 244

6.6.2　翻倍公理245

6.6.3　現在看看完全不同的事物246

6.7　歷史回顧與參考文獻247

第7章　量子測量249

7.1　標準正交基測量250

7.1.1　測量設備的入門介紹250

7.1.2　破壞性標準正交基測量252

7.1.3　非破壞性標準正交基測量256

7.1.4　疊加與干涉257

作者簡介

鮑勃?科克（Bob Coecke），牛津大學教授，主要研究量子理論基礎、邏輯與結構，同時也是量子交叉學科研究組的負責人。他的開創性研究從範疇量子力學延伸到自然語言語義的組成結構，*近的研究興趣還包括因果性和認知架構。

亞歷克斯?基辛格（Aleks Kissinger），拉德堡德大學助理教授，主要研究量子結構與邏輯學。他的研究專注於圖形語言、重寫理論、範疇論及其在量子計算和基礎物理學方面的套用。