量子计算:从"巨人计算机"到"量子位元"约翰格里宾 9787535790637科普读物科 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 9787535790637

店铺： 书香斋图书专营店

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535790637

商品编码：29583700381

出版时间：2018-01-01

商品参数

量子计算:从"巨人计算机"到"量子位元"
	定价	48.00
	出版社	湖南科学技术出版社
	版次	1
	出版时间	2017-11-01
	开本	16开
	作者	约翰·格里宾
	装帧	平装-胶订
	页数
	字数
	ISBN编码	9787535790637

内容介绍

量子计算机不再只是科幻小说的素材。开创性的物理学家们即将为我们开启一个全新的量子宇宙，这个量子宇宙可以比日常经验和常识更好地呈现真实世界。就像薛定谔的“既死又活的”猫一样，量子计算机的诞生依赖于同时存在于两种状态的电子、光子或原子等实体。量子计算机的出现必将颠覆现有的计算世界。 
在他对这一尖端技术所做的有趣的研究中，约翰·格里宾更新了他之前对于量子世界的本质的看法。他认为存在一个由许多平行世界组成的宇宙，在其中“一切都是真实存在的”。回顾了艾伦·图灵对于恩尼格玛密码机的研究以及*台电子计算机之后，格里宾解释了量子理论如何发展到不仅在原则上而且在实践中也可以让量子计算机进行运行成为可能。他让我们跳出理论物理学领域来探索量子理论在实践中的应用——从可以通过“直觉”、尝试和犯错中学习的计算机到无法入侵的笔记本电脑和智能手机。他对这一凡的科学理论进行了深入研究，试图了解是否有可能用这个理论来创建一个通信速度比光速更快以及远程传送成为可能的世界。

目录

部分： 计算 001 
章 图灵和图灵机 003 
第二章 冯·诺依曼和计算机 039 
个插曲：传统计算机的局限性 069 

第二部分：量子 073 
第三章 费曼和量子 075 
第四章 贝尔侦破纠结之网 3 
第二个插曲：量子计算机的局限性 135 

第三部分：用量子进行运算 139 
第五章 多伊奇和多重宇宙 141 
第六章 图灵的继承者和量子计算机 175 
结尾： 失谐的量子 207 

注释 2 
参考资料和更多阅读材料 222 
图片致谢 229

探索宇宙的隐秘指令：当经典计算遭遇量子奇点 在浩瀚的宇宙图景中，我们赖以生存和发展的世界，其最深层的运作逻辑，或许远超我们日常经验所能触及的范畴。自人类诞生以来，我们便从未停止过对未知世界的探索，从仰望星空到微观粒子，每一次的发现都极大地拓展了我们的认知边界。而在这场永无止境的求索之旅中，一种全新的计算范式——量子计算，正以其颠覆性的力量，预示着一个由经典思维难以想象的未来。 想象一下，我们试图描绘宇宙的壮丽图卷，或是解析生命的奥秘。传统的计算机，无论其运算能力如何强大，其本质都是基于“0”和“1”的确定性状态进行信息处理。它们如同精密运作的齿轮，每一步都清晰可辨，逻辑严谨。然而，当我们将目光投向原子、电子乃至更微小的粒子时，一个截然不同的世界展现在眼前。在这个微观尺度，物质的行为遵循着一套充满概率和叠加的奇特规则，经典物理学的确信在这里变得模糊不清，取而代之的是一种令人着迷的“不确定性”与“可能性”。 量子计算，正是抓住了这种微观世界的独特属性，将其转化为一种全新的计算引擎。它并非简单地提升经典计算机的速度，而是从根本上改变了信息编码和处理的方式。经典计算机依赖于“比特”（bit），每个比特只能处于“0”或“1”的确定状态。而量子计算的核心，则是“量子比特”（qubit）。一个量子比特，由于量子力学中的“叠加态”特性，可以同时处于“0”和“1”的某种组合状态。这意味着，一个包含N个量子比特的系统，理论上可以同时表示2的N次方个状态。这个指数级的增长，为解决某些经典计算机难以企及的复杂问题，打开了通往无限可能的大门。 再者，量子力学还赋予了量子比特“纠缠”的能力。当两个或多个量子比特处于纠缠态时，无论它们相距多远，它们的状态都紧密关联，一个量子比特的状态变化会瞬间影响到其他纠缠的量子比特。这种非局域性的奇特联系，是经典物理学无法解释的，却为实现更强大的计算和通信协议提供了基础。 那么，这种全新的计算方式，究竟能为我们带来怎样的变革？ 首先，在科学研究领域，量子计算的潜力和颠覆性毋庸置疑。 化学与材料科学：理解和设计新材料，一直是人类追求的目标。无论是开发更高效的太阳能电池，还是制造更轻便坚固的飞机材料，亦或是寻找治疗疑难杂症的新型药物，都离不开对分子和原子层面相互作用的精确模拟。而分子的行为，本质上是量子力学的体现。目前，科学家们已经能够使用经典计算机模拟一些简单的分子，但随着分子复杂度的增加，计算量呈指数级增长，超出了经典计算机的处理能力。量子计算机，凭借其模拟量子系统的天然优势，能够以前所未有的精度模拟分子的电子结构、化学反应过程，从而加速新材料的设计与发现，甚至可能催生出全新的材料科学领域。例如，模拟复杂的蛋白质折叠过程，对于理解疾病机制和药物研发至关重要，而这正是量子计算大展身手的舞台。 药物发现与个性化医疗：新药的研发过程漫长而昂贵，很大程度上依赖于反复的实验和试错。量子计算有望极大地加速这一过程。通过精确模拟药物分子与生物靶点之间的相互作用，可以更有效地筛选出潜在的有效药物，预测其疗效和副作用。更进一步，结合基因组学数据，量子计算有望实现真正的个性化医疗，为每位患者量身定制最适合的治疗方案，大幅提高治疗成功率。 基础物理学：量子计算可以帮助科学家们更深入地探索量子力学本身，甚至可能在统一广义相对论和量子力学这两个现代物理学两大支柱的道路上提供关键线索。模拟黑洞的量子性质，探索宇宙大爆炸的瞬间，这些曾经只存在于理论推测中的场景，或许能通过量子模拟变得更加清晰。 其次，在优化与金融领域，量子计算也展现出巨大的应用前景。 金融建模与风险管理：金融市场瞬息万变，充满着复杂的相互关联和不确定性。传统的金融模型在处理海量数据和复杂算法时，往往显得力不从心。量子计算能够更高效地处理高维度数据，进行更精确的风险评估，优化投资组合，甚至可能发现传统方法难以察觉的市场规律。例如，在对冲基金的算法交易中，量子计算可以用于更复杂的策略制定和市场预测。 物流与供应链优化：想象一下，一个拥有无数个节点的全球供应链，如何找到最高效的运输路线，如何最大化资源利用率，如何应对突发事件带来的影响？这些都是典型的组合优化问题。量子计算能够以惊人的速度解决这些复杂的优化问题，从而显著降低物流成本，提升效率，优化资源配置。 人工智能与机器学习：人工智能的飞速发展，很大程度上得益于强大的计算能力。量子计算为人工智能带来了新的可能性。量子机器学习算法，可以利用量子叠加和纠缠的特性，处理更庞大的数据集，学习更复杂的模式，从而构建出更强大、更智能的人工智能系统。例如，在图像识别、自然语言处理等领域，量子机器学习有望取得突破性进展。 然而，通往量子计算的道路并非坦途。目前，量子计算仍处于发展的早期阶段，面临着诸多挑战。 量子比特的稳定性与容错性：量子比特极其脆弱，容易受到环境干扰而失去其量子特性，导致计算错误。如何提高量子比特的稳定性和实现有效的量子纠错，是当前研究的重中之重。 量子算法的设计与开发：量子计算的强大之处在于其独特的算法。开发能够充分发挥量子计算优势的量子算法，需要深厚的理论基础和创新的思维。 硬件的规模化与集成：构建足够规模且性能优越的量子计算机，需要克服巨大的工程技术难题。目前，大多数量子计算机仍然是实验性的，规模较小，可操作性有限。 尽管挑战重重，但全球的科研机构和科技公司正以前所未有的投入和热情，积极探索量子计算的奥秘。从超导量子比特到离子阱，从光量子到拓扑量子计算，各种技术路线并行发展，每一次的进展都预示着距离实现可实用化的量子计算机又近了一步。 量子计算，并非一个遥远科幻的概念，它正悄然改变着我们理解世界的方式，并为解决人类面临的重大挑战提供了前所未有的工具。它代表着一种思维方式的转变，一种从确定性走向概率性，从线性走向指数级的飞跃。当“巨人计算机”的时代渐行渐远，“量子位元”的光芒正逐渐照亮未来计算的无限可能，引领我们走向一个更加智慧、更加精妙的科学新纪元。

评分☆☆☆☆☆

“我一直对物理学的奇妙世界充满向往，尤其是那些颠覆我们常识的量子力学概念。‘量子计算’这个词，在我看来就像是打开了另一个维度的钥匙，充满了一种难以言喻的神秘感和吸引力。‘从‘巨人计算机’到‘量子位元’，这个标题本身就勾勒出了一幅波澜壮阔的科技发展图景。我迫切想知道，作者是如何将人类计算能力的演进史，与量子计算这个前沿领域巧妙地联系在一起的。这本书会不会带我穿越时空，回顾那些庞大的‘巨人计算机’如何改变了世界，再引出量子计算的出现，以及它与经典计算机在根本原理上的区别？我特别关注‘量子位元’这个概念，希望作者能用通俗易懂的方式，解释清楚它究竟是什么，以及它为何能够带来指数级的计算能力提升。例如，它会不会提到量子比特的叠加态和纠缠态，并且用一些有趣的类比来帮助理解？我期待这本书能够让我对量子计算有一个更清晰、更深入的认识，不仅仅是停留在‘听起来很厉害’的层面，而是能够理解其背后的科学原理和潜在的应用前景。如果书中能穿插一些历史故事或者科学家的趣闻轶事，那就更棒了，能够让枯燥的科学知识变得更加鲜活有趣。我希望读完这本书，能够像发现新大陆一样，对量子计算的世界充满敬畏和探索的欲望。”

评分☆☆☆☆☆

“最近一直在被‘量子’这个词洗脑，各种新闻、科普文章都充斥着它，搞得我一头雾水。本来以为这玩意儿离我太遥远，结果偶然间翻到了这本书，标题就挺吸引人的，‘巨人计算机’到‘量子位元’，听起来就像一场跨越时空的科技史诗。我一直对计算机的发展史挺感兴趣的，从那些庞大到占满房间的早期计算机，到如今我们手里的小巧手机，每一步都充满了智慧和挑战。这本书如果能带我回顾一下这段历程，再深入浅出地解释一下量子计算的独特之处，那绝对是物超所值。我特别希望它能讲清楚，为什么我们说量子计算机是‘新一代’的计算方式，它到底和我们现在用的电脑有什么本质上的区别，是不是真的能解决一些‘经典计算机’永远无法解决的问题。当然，我也不期望里面有晦涩难懂的数学公式，毕竟是科普读物，读起来要有那种‘原来如此’的豁然开朗感，而不是‘我到底在看什么’的抓狂。希望作者能像一位循循善诱的老师，把枯燥的技术讲得生动有趣，让我这个门外汉也能窥探到科技前沿的奥秘。这本书的书名和作者名都透着一股学术范儿，这让我对内容的严谨性有了更高的期待，但同时又担心会不会过于专业。我更倾向于那种能勾起我好奇心，引发我思考，并且在读完后能和我朋友吹嘘一番‘我懂点量子计算’的读物。”

评分☆☆☆☆☆

“最近关于量子计算的讨论层出不穷，但很多内容对我来说都像天书一样难以理解。这本书的书名《量子计算:从"巨人计算机"到"量子位元"》听起来就非常‘接地气’，从一个我熟悉的‘巨人计算机’开始，到最后‘量子位元’这个听起来就很‘高大上’的概念，这让我觉得它可能会是一条比较清晰的学习路径。我一直对计算机的发展史非常感兴趣，特别是那些曾经的‘巨无霸’，它们是如何一步步演变成现在我们手中轻巧的设备，这个过程充满了人类的智慧和汗水。我期待这本书能够在我回顾计算机发展史的同时，也能自然而然地引出量子计算的概念。我特别想知道，为什么我们需要量子计算？它和我们现在用的电脑到底有什么不一样？是不是真的像传说中那样，能够解决很多现在无法解决的难题？我希望作者能够用一种非常平易近人的语言，解释量子位元到底是什么，它有哪些神奇的特性，以及这些特性如何让量子计算机拥有强大的能力。我特别希望能够避免那些过于专业的术语和复杂的数学公式，如果能有一些生动的比喻或者小故事来帮助理解，那就再好不过了。读完这本书，我希望自己能够对量子计算有一个初步的了解，能够跟得上关于这个话题的讨论，而不是一头雾水。这对我来说，就已经是非常大的收获了。”

评分☆☆☆☆☆

“这本书的书名，‘量子计算：从‘巨人计算机’到‘量子位元’，一下子就戳中了我的好奇心。我一直对科幻作品中描绘的未来科技充满向往，而量子计算无疑是其中最神秘、最令人兴奋的一个领域。‘巨人计算机’这个词，让我联想到那些曾经是人类智慧结晶，如今却被时代淘汰的庞然大物，它们代表着人类探索计算能力极限的早期尝试。而‘量子位元’，这个充满未来感的词汇，则预示着一个全新的计算时代的到来。我很好奇，这本书是如何将这两个看似毫不相干的概念联系起来的？它是否会从宏观的历史视角出发，追溯计算能力的演进，再逐步深入到微观的量子世界，揭示量子计算的革命性之处？我希望这本书不仅仅是介绍量子位的概念，更重要的是能解释清楚，量子位元是如何实现比经典比特更强大的计算能力的。它会不会用一些生动的比喻，比如将量子叠加态比作一枚同时处于正面和反面的硬币，或者将量子纠缠比作一种奇妙的‘心灵感应’？我期待这本书能够打破我对量子计算的固有认知，让我明白它为什么会被誉为‘颠覆性技术’，以及它在人工智能、新材料研发、药物发现等领域可能带来的巨大影响。最重要的是，我希望这本书能够让我感受到，人类智慧在不断突破边界，探索未知的那种澎湃力量。”

评分☆☆☆☆☆

“这本《量子计算:从"巨人计算机"到"量子位元"》的书名，给我一种跨越历史的宏伟感，从古老的‘巨人计算机’一直讲到尖端的‘量子位元’，感觉就像是一次关于计算能力演进的史诗级叙事。我一直对科技史非常着迷，尤其是那些具有里程碑意义的发明和技术革新。我想象这本书会带我回顾计算能力发展的几个关键时期，从那些体积庞大、功能有限的早期计算机，到我们如今使用的微处理器，每一步都凝聚着人类的智慧和汗水。然后，它会如何自然地过渡到量子计算这个全新的领域呢？我特别好奇‘量子位元’到底意味着什么，它又将如何改变我们对计算的认知。这本书会不会用一种非常生动形象的方式，去解释量子叠加、量子纠缠等听起来非常玄妙的概念，让我这个非专业人士也能领略其中的奥妙？我期待的不仅仅是对量子计算技术本身的介绍，更希望能感受到作者对这个领域的热情和思考，它对人类未来社会可能带来的深远影响，以及它所面临的挑战和机遇。如果书中能穿插一些科学家的故事，或者对未来科技发展的预测，那将大大增加阅读的乐趣。总而言之，我希望这本书能够带我进行一次既有历史纵深感，又充满未来想象力的科技探索之旅，并且在阅读过程中，能够不断激发出我内心的求知欲和对未知的好奇。”