不可能的計算機：量子計算如何改變世界

王矯，男，博士，廈門大學物理科學與技術學院教授、博士研究生導師，福建省閩江學者特聘教授。主要從事經典不可積系統的量子力學性質與量子復雜性、近平衡態系統的弛豫及輸運問題研究。2009年至今任職於廈門大學物理學系，兼任廈門大學理論物理與天體物理研究所成員。1987年至1994年獲蘭州大學物理系理論物理專業學士、碩士學位，1997年獲中國科學技術大學理論物理專業博士學位，後留校任教。1999年赴新加坡國立大學擔任博士後、研究員及研究科學家。2009年入職廈門大學後，主持國家自然科學基金重點項目、面上項目等科研課題，研究方向涵蓋一維哈密頓系統自組織與非平衡態相變、耦合輸運動力學機制等。在《Physical Review Letters》發表多篇論文，包括發現熱流或粒子流沿溫度與濃度梯度反向輸運現象（2020年）、一維系統自組織相變（2017年）等成果。

目錄

 

 

第1 章  探秘無形：量子世界之旅 001

1.1　發現不確定性：量子世界中的概率 001

1.2　從比特到量子比特 008

1.3　探尋不確定性：量子迷宮中的測量 011

1.4　從《蒙娜麗莎》的微笑到量子比特：疊加的藝術 013

1.5　無形之線：量子糾纏 015

1.6　關聯的本質 018

1.7　量子糾纏與物理世界的現實性 021

1.8　貝爾不等式：現實的邊界 024

1.9　量子遊戲 030

1.10　插曲：秩序與復雜性 036

第2 章  超越確定性：量子計算的邏輯與力量 043

2.1　量子邏輯 043

2.2　圖靈機 046

2.3　量子並行性 050

2.4　基本邏輯門 053

2.5　量子算法 058

2.6　薛定諤的困境：退相幹與難以捉摸的貓 065

2.7　量子硬件：我們目前處於什麼階段？ 070

2.8　量子硬件 075

2.9　量子模擬 083

第3 章  量子通信：安全的新前沿 090

3.1　安全的基石：經典加密技術 090

3.2　密碼分析 100

3.3　弗納姆、香農與絕對機密 101

3.4　恩尼格瑪：不可戰勝的機器 105

3.5　如今的安全通信與質數 108

3.6　安全量子通信：未來展望 112

3.7　用量子傳輸信息 113

3.8　如今的量子密碼學：從光纖到衛星 119

3.9　量子隱形傳態：科幻變為科學 124

3.10　能量、信息與隱形傳態 128

第4 章  未來傳感器：用量子技術感知不可能 136

4.1　物聯網 136

4.2　傳感器與尺度：測量的藝術 138

4.3　傳感器與自然界的基本力 143

4.4　拉比振蕩與單量子比特量子傳感器 146

4.5　照亮無形：核磁共振 148

4.6　海森堡極限與量子傳感器革命 150

4.7　量子傳感器的構建 154

4.8　從未來醫學到引力：量子傳感器的新時代 159

第5 章  量子地平線：新世界的挑戰與希望 166

5.1　行走在量子科學前沿：挑戰與革命 166

5.2　歐洲對量子技術的推動 168

5.3　量子人工智能 175

5.4　重塑日常生活：我們將如何生活在量子世界 182

5.5　近期發展與未來展望 191

5.6　結論 199