量子信息是全世界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一,同時(shí)也是科普的難點(diǎn)領(lǐng)域之一。本書從普通讀者的認(rèn)知角度出發(fā),先介紹量子是什么以及較為容易理解的量子精密測(cè)量,然后講量子力學(xué)的三大奧義,再講量子計(jì)算和量子通信,不僅保持了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,而且實(shí)現(xiàn)了很高的趣味性,讓讀者了解量子信息的大圖景。針對(duì)公眾對(duì)量子信息的常見誤解或者質(zhì)疑,給出明確的答復(fù)。對(duì)于有一定知識(shí)門檻的內(nèi)容特別是一些數(shù)學(xué)材料,將其設(shè)置為選讀內(nèi)容,基礎(chǔ)薄弱的讀者可以跳過而并不影響理解全書,勤于思考、好奇心旺盛的讀者則可以從這些選讀內(nèi)容中獲得更多的妙處。
作者以其獨(dú)具特色的語言風(fēng)格,在科學(xué)的各領(lǐng)域之間乃至哲學(xué)、歷史與文學(xué)之間縱橫鉤沉,并介紹了很多科普工作的經(jīng)驗(yàn)和心得。相信這本兼具廣度和深度的圖書對(duì)我國的量子信息科普以至整個(gè)科普事業(yè)都將發(fā)揮里程碑式的作用。本書適合關(guān)心量子科技進(jìn)展的廣大讀者閱讀,包括小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生、研究生,其他領(lǐng)域的科研、教育、科普工作者,以及各行各業(yè)的專業(yè)人士。任何對(duì)科學(xué)感興趣的人都可望從中得到收獲。
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序言
前言
第1章量子是什么?
1.1 量子成為熱詞
1.2 正確與錯(cuò)誤的思維方式
1.3 量子 = 離散變化的小單元
1.4 量子力學(xué)能用來干什么?更該問的是它不能干什么!
1.5 量子力學(xué) 信息科學(xué) 量子信息
第2章 容易理解的量子科技:量子精密測(cè)量
2.1 原子鐘與國際單位制的量子化
2.2 量子雷達(dá)
2.3 隔墻觀物
2.4 零磁場(chǎng)核磁共振
第3章 量子力學(xué)的三大奧義
3.1 微觀世界運(yùn)行的操作手冊(cè)
3.2 大奧義:量子疊加
3.3 第二大奧義:量子測(cè)量
3.4 第三大奧義:量子糾纏
3.5 量子糾纏的歷史與未來
3.6 量子糾纏誤解辨析哲學(xué)家的誕生
第4章 量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)何在?
4.1 啟發(fā)性描述:用魔法打敗魔法,用量子打敗量子
4.2 操作性描述:對(duì)特定問題的指數(shù)級(jí)加速
4.3 理論性描述:丘奇-圖靈論題與擴(kuò)展丘奇-圖靈論題
4.4 只需四個(gè)條件,量子計(jì)算的物理體系成了腦洞大賽
第5章 量子計(jì)算的成果
5.1 量子因數(shù)分解以及對(duì)密碼體系的挑戰(zhàn)
5.2 通往量子優(yōu)越性:谷歌的懸鈴木
5.3 確立量子優(yōu)越性:中國的九章
5.4 九章做的是什么?它真的是個(gè)計(jì)算機(jī)嗎?
第6章 科幻色彩的量子信息技術(shù):量子隱形傳態(tài)
6.1 時(shí)間旅行、傳送術(shù)和反重力,哪個(gè)是真實(shí)的?
6.2 量子隱形傳態(tài)是什么?不是什么?
6.3 我們離傳送人還有多遠(yuǎn)?
第7章 為了理解量子密碼,先來學(xué)傳統(tǒng)密碼
7.1 量子密碼是干什么的?
7.2 不可破譯的密碼真的存在!但是……
7.3 傳統(tǒng)密碼的兩難
第8章 正在實(shí)用的量子信息技術(shù):量子密碼
8.1 量子密碼如何實(shí)現(xiàn)奇跡
8.2 BB84協(xié)議
8.3 量子密碼在現(xiàn)實(shí)世界的安全性
8.4 量子通信中繼與京滬干線
8.5 自由空間傳輸與墨子號(hào)量子衛(wèi)星
8.6 量子通信的應(yīng)用情況
結(jié)語
拓展閱讀