量子計算:從"巨人計算機"到"量子位元"約翰格裏賓 9787535790637科普讀物科 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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• 9787535790637

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齣版社： 湖南科學技術齣版社

ISBN：9787535790637

商品編碼：29583700381

齣版時間：2018-01-01

商品參數

量子計算:從"巨人計算機"到"量子位元"
	定價	48.00
	齣版社	湖南科學技術齣版社
	版次	1
	齣版時間	2017-11-01
	開本	16開
	作者	約翰·格裏賓
	裝幀	平裝-膠訂
	頁數
	字數
	ISBN編碼	9787535790637

內容介紹

量子計算機不再隻是科幻小說的素材。開創性的物理學傢們即將為我們開啓一個全新的量子宇宙，這個量子宇宙可以比日常經驗和常識更好地呈現真實世界。就像薛定諤的“既死又活的”貓一樣，量子計算機的誕生依賴於同時存在於兩種狀態的電子、光子或原子等實體。量子計算機的齣現必將顛覆現有的計算世界。 
在他對這一尖端技術所做的有趣的研究中，約翰·格裏賓更新瞭他之前對於量子世界的本質的看法。他認為存在一個由許多平行世界組成的宇宙，在其中“一切都是真實存在的”。迴顧瞭艾倫·圖靈對於恩尼格瑪密碼機的研究以及*颱電子計算機之後，格裏賓解釋瞭量子理論如何發展到不僅在原則上而且在實踐中也可以讓量子計算機進行運行成為可能。他讓我們跳齣理論物理學領域來探索量子理論在實踐中的應用——從可以通過“直覺”、嘗試和犯錯中學習的計算機到無法入侵的筆記本電腦和智能手機。他對這一凡的科學理論進行瞭深入研究，試圖瞭解是否有可能用這個理論來創建一個通信速度比光速更快以及遠程傳送成為可能的世界。

目錄

部分： 計算 001 
章 圖靈和圖靈機 003 
第二章 馮·諾依曼和計算機 039 
個插麯：傳統計算機的局限性 069 

第二部分：量子 073 
第三章 費曼和量子 075 
第四章 貝爾偵破糾結之網 3 
第二個插麯：量子計算機的局限性 135 

第三部分：用量子進行運算 139 
第五章 多伊奇和多重宇宙 141 
第六章 圖靈的繼承者和量子計算機 175 
結尾： 失諧的量子 207 

注釋 2 
參考資料和更多閱讀材料 222 
圖片緻謝 229

探索宇宙的隱秘指令：當經典計算遭遇量子奇點 在浩瀚的宇宙圖景中，我們賴以生存和發展的世界，其最深層的運作邏輯，或許遠超我們日常經驗所能觸及的範疇。自人類誕生以來，我們便從未停止過對未知世界的探索，從仰望星空到微觀粒子，每一次的發現都極大地拓展瞭我們的認知邊界。而在這場永無止境的求索之旅中，一種全新的計算範式——量子計算，正以其顛覆性的力量，預示著一個由經典思維難以想象的未來。 想象一下，我們試圖描繪宇宙的壯麗圖捲，或是解析生命的奧秘。傳統的計算機，無論其運算能力如何強大，其本質都是基於“0”和“1”的確定性狀態進行信息處理。它們如同精密運作的齒輪，每一步都清晰可辨，邏輯嚴謹。然而，當我們將目光投嚮原子、電子乃至更微小的粒子時，一個截然不同的世界展現在眼前。在這個微觀尺度，物質的行為遵循著一套充滿概率和疊加的奇特規則，經典物理學的確信在這裏變得模糊不清，取而代之的是一種令人著迷的“不確定性”與“可能性”。 量子計算，正是抓住瞭這種微觀世界的獨特屬性，將其轉化為一種全新的計算引擎。它並非簡單地提升經典計算機的速度，而是從根本上改變瞭信息編碼和處理的方式。經典計算機依賴於“比特”（bit），每個比特隻能處於“0”或“1”的確定狀態。而量子計算的核心，則是“量子比特”（qubit）。一個量子比特，由於量子力學中的“疊加態”特性，可以同時處於“0”和“1”的某種組閤狀態。這意味著，一個包含N個量子比特的係統，理論上可以同時錶示2的N次方個狀態。這個指數級的增長，為解決某些經典計算機難以企及的復雜問題，打開瞭通往無限可能的大門。 再者，量子力學還賦予瞭量子比特“糾纏”的能力。當兩個或多個量子比特處於糾纏態時，無論它們相距多遠，它們的狀態都緊密關聯，一個量子比特的狀態變化會瞬間影響到其他糾纏的量子比特。這種非局域性的奇特聯係，是經典物理學無法解釋的，卻為實現更強大的計算和通信協議提供瞭基礎。 那麼，這種全新的計算方式，究竟能為我們帶來怎樣的變革？ 首先，在科學研究領域，量子計算的潛力和顛覆性毋庸置疑。 化學與材料科學：理解和設計新材料，一直是人類追求的目標。無論是開發更高效的太陽能電池，還是製造更輕便堅固的飛機材料，亦或是尋找治療疑難雜癥的新型藥物，都離不開對分子和原子層麵相互作用的精確模擬。而分子的行為，本質上是量子力學的體現。目前，科學傢們已經能夠使用經典計算機模擬一些簡單的分子，但隨著分子復雜度的增加，計算量呈指數級增長，超齣瞭經典計算機的處理能力。量子計算機，憑藉其模擬量子係統的天然優勢，能夠以前所未有的精度模擬分子的電子結構、化學反應過程，從而加速新材料的設計與發現，甚至可能催生齣全新的材料科學領域。例如，模擬復雜的蛋白質摺疊過程，對於理解疾病機製和藥物研發至關重要，而這正是量子計算大展身手的舞颱。 藥物發現與個性化醫療：新藥的研發過程漫長而昂貴，很大程度上依賴於反復的實驗和試錯。量子計算有望極大地加速這一過程。通過精確模擬藥物分子與生物靶點之間的相互作用，可以更有效地篩選齣潛在的有效藥物，預測其療效和副作用。更進一步，結閤基因組學數據，量子計算有望實現真正的個性化醫療，為每位患者量身定製最適閤的治療方案，大幅提高治療成功率。 基礎物理學：量子計算可以幫助科學傢們更深入地探索量子力學本身，甚至可能在統一廣義相對論和量子力學這兩個現代物理學兩大支柱的道路上提供關鍵綫索。模擬黑洞的量子性質，探索宇宙大爆炸的瞬間，這些曾經隻存在於理論推測中的場景，或許能通過量子模擬變得更加清晰。 其次，在優化與金融領域，量子計算也展現齣巨大的應用前景。 金融建模與風險管理：金融市場瞬息萬變，充滿著復雜的相互關聯和不確定性。傳統的金融模型在處理海量數據和復雜算法時，往往顯得力不從心。量子計算能夠更高效地處理高維度數據，進行更精確的風險評估，優化投資組閤，甚至可能發現傳統方法難以察覺的市場規律。例如，在對衝基金的算法交易中，量子計算可以用於更復雜的策略製定和市場預測。 物流與供應鏈優化：想象一下，一個擁有無數個節點的全球供應鏈，如何找到最高效的運輸路綫，如何最大化資源利用率，如何應對突發事件帶來的影響？這些都是典型的組閤優化問題。量子計算能夠以驚人的速度解決這些復雜的優化問題，從而顯著降低物流成本，提升效率，優化資源配置。 人工智能與機器學習：人工智能的飛速發展，很大程度上得益於強大的計算能力。量子計算為人工智能帶來瞭新的可能性。量子機器學習算法，可以利用量子疊加和糾纏的特性，處理更龐大的數據集，學習更復雜的模式，從而構建齣更強大、更智能的人工智能係統。例如，在圖像識彆、自然語言處理等領域，量子機器學習有望取得突破性進展。 然而，通往量子計算的道路並非坦途。目前，量子計算仍處於發展的早期階段，麵臨著諸多挑戰。 量子比特的穩定性與容錯性：量子比特極其脆弱，容易受到環境乾擾而失去其量子特性，導緻計算錯誤。如何提高量子比特的穩定性和實現有效的量子糾錯，是當前研究的重中之重。 量子算法的設計與開發：量子計算的強大之處在於其獨特的算法。開發能夠充分發揮量子計算優勢的量子算法，需要深厚的理論基礎和創新的思維。 硬件的規模化與集成：構建足夠規模且性能優越的量子計算機，需要剋服巨大的工程技術難題。目前，大多數量子計算機仍然是實驗性的，規模較小，可操作性有限。 盡管挑戰重重，但全球的科研機構和科技公司正以前所未有的投入和熱情，積極探索量子計算的奧秘。從超導量子比特到離子阱，從光量子到拓撲量子計算，各種技術路綫並行發展，每一次的進展都預示著距離實現可實用化的量子計算機又近瞭一步。 量子計算，並非一個遙遠科幻的概念，它正悄然改變著我們理解世界的方式，並為解決人類麵臨的重大挑戰提供瞭前所未有的工具。它代錶著一種思維方式的轉變，一種從確定性走嚮概率性，從綫性走嚮指數級的飛躍。當“巨人計算機”的時代漸行漸遠，“量子位元”的光芒正逐漸照亮未來計算的無限可能，引領我們走嚮一個更加智慧、更加精妙的科學新紀元。

評分☆☆☆☆☆

“我一直對物理學的奇妙世界充滿嚮往，尤其是那些顛覆我們常識的量子力學概念。‘量子計算’這個詞，在我看來就像是打開瞭另一個維度的鑰匙，充滿瞭一種難以言喻的神秘感和吸引力。‘從‘巨人計算機’到‘量子位元’，這個標題本身就勾勒齣瞭一幅波瀾壯闊的科技發展圖景。我迫切想知道，作者是如何將人類計算能力的演進史，與量子計算這個前沿領域巧妙地聯係在一起的。這本書會不會帶我穿越時空，迴顧那些龐大的‘巨人計算機’如何改變瞭世界，再引齣量子計算的齣現，以及它與經典計算機在根本原理上的區彆？我特彆關注‘量子位元’這個概念，希望作者能用通俗易懂的方式，解釋清楚它究竟是什麼，以及它為何能夠帶來指數級的計算能力提升。例如，它會不會提到量子比特的疊加態和糾纏態，並且用一些有趣的類比來幫助理解？我期待這本書能夠讓我對量子計算有一個更清晰、更深入的認識，不僅僅是停留在‘聽起來很厲害’的層麵，而是能夠理解其背後的科學原理和潛在的應用前景。如果書中能穿插一些曆史故事或者科學傢的趣聞軼事，那就更棒瞭，能夠讓枯燥的科學知識變得更加鮮活有趣。我希望讀完這本書，能夠像發現新大陸一樣，對量子計算的世界充滿敬畏和探索的欲望。”

評分☆☆☆☆☆

“最近一直在被‘量子’這個詞洗腦，各種新聞、科普文章都充斥著它，搞得我一頭霧水。本來以為這玩意兒離我太遙遠，結果偶然間翻到瞭這本書，標題就挺吸引人的，‘巨人計算機’到‘量子位元’，聽起來就像一場跨越時空的科技史詩。我一直對計算機的發展史挺感興趣的，從那些龐大到占滿房間的早期計算機，到如今我們手裏的小巧手機，每一步都充滿瞭智慧和挑戰。這本書如果能帶我迴顧一下這段曆程，再深入淺齣地解釋一下量子計算的獨特之處，那絕對是物超所值。我特彆希望它能講清楚，為什麼我們說量子計算機是‘新一代’的計算方式，它到底和我們現在用的電腦有什麼本質上的區彆，是不是真的能解決一些‘經典計算機’永遠無法解決的問題。當然，我也不期望裏麵有晦澀難懂的數學公式，畢竟是科普讀物，讀起來要有那種‘原來如此’的豁然開朗感，而不是‘我到底在看什麼’的抓狂。希望作者能像一位循循善誘的老師，把枯燥的技術講得生動有趣，讓我這個門外漢也能窺探到科技前沿的奧秘。這本書的書名和作者名都透著一股學術範兒，這讓我對內容的嚴謹性有瞭更高的期待，但同時又擔心會不會過於專業。我更傾嚮於那種能勾起我好奇心，引發我思考，並且在讀完後能和我朋友吹噓一番‘我懂點量子計算’的讀物。”

評分☆☆☆☆☆

“這本書的書名，‘量子計算：從‘巨人計算機’到‘量子位元’，一下子就戳中瞭我的好奇心。我一直對科幻作品中描繪的未來科技充滿嚮往，而量子計算無疑是其中最神秘、最令人興奮的一個領域。‘巨人計算機’這個詞，讓我聯想到那些曾經是人類智慧結晶，如今卻被時代淘汰的龐然大物，它們代錶著人類探索計算能力極限的早期嘗試。而‘量子位元’，這個充滿未來感的詞匯，則預示著一個全新的計算時代的到來。我很好奇，這本書是如何將這兩個看似毫不相乾的概念聯係起來的？它是否會從宏觀的曆史視角齣發，追溯計算能力的演進，再逐步深入到微觀的量子世界，揭示量子計算的革命性之處？我希望這本書不僅僅是介紹量子位的概念，更重要的是能解釋清楚，量子位元是如何實現比經典比特更強大的計算能力的。它會不會用一些生動的比喻，比如將量子疊加態比作一枚同時處於正麵和反麵的硬幣，或者將量子糾纏比作一種奇妙的‘心靈感應’？我期待這本書能夠打破我對量子計算的固有認知，讓我明白它為什麼會被譽為‘顛覆性技術’，以及它在人工智能、新材料研發、藥物發現等領域可能帶來的巨大影響。最重要的是，我希望這本書能夠讓我感受到，人類智慧在不斷突破邊界，探索未知的那種澎湃力量。”

評分☆☆☆☆☆

“這本《量子計算:從"巨人計算機"到"量子位元"》的書名，給我一種跨越曆史的宏偉感，從古老的‘巨人計算機’一直講到尖端的‘量子位元’，感覺就像是一次關於計算能力演進的史詩級敘事。我一直對科技史非常著迷，尤其是那些具有裏程碑意義的發明和技術革新。我想象這本書會帶我迴顧計算能力發展的幾個關鍵時期，從那些體積龐大、功能有限的早期計算機，到我們如今使用的微處理器，每一步都凝聚著人類的智慧和汗水。然後，它會如何自然地過渡到量子計算這個全新的領域呢？我特彆好奇‘量子位元’到底意味著什麼，它又將如何改變我們對計算的認知。這本書會不會用一種非常生動形象的方式，去解釋量子疊加、量子糾纏等聽起來非常玄妙的概念，讓我這個非專業人士也能領略其中的奧妙？我期待的不僅僅是對量子計算技術本身的介紹，更希望能感受到作者對這個領域的熱情和思考，它對人類未來社會可能帶來的深遠影響，以及它所麵臨的挑戰和機遇。如果書中能穿插一些科學傢的故事，或者對未來科技發展的預測，那將大大增加閱讀的樂趣。總而言之，我希望這本書能夠帶我進行一次既有曆史縱深感，又充滿未來想象力的科技探索之旅，並且在閱讀過程中，能夠不斷激發齣我內心的求知欲和對未知的好奇。”

評分☆☆☆☆☆

“最近關於量子計算的討論層齣不窮，但很多內容對我來說都像天書一樣難以理解。這本書的書名《量子計算:從"巨人計算機"到"量子位元"》聽起來就非常‘接地氣’，從一個我熟悉的‘巨人計算機’開始，到最後‘量子位元’這個聽起來就很‘高大上’的概念，這讓我覺得它可能會是一條比較清晰的學習路徑。我一直對計算機的發展史非常感興趣，特彆是那些曾經的‘巨無霸’，它們是如何一步步演變成現在我們手中輕巧的設備，這個過程充滿瞭人類的智慧和汗水。我期待這本書能夠在我迴顧計算機發展史的同時，也能自然而然地引齣量子計算的概念。我特彆想知道，為什麼我們需要量子計算？它和我們現在用的電腦到底有什麼不一樣？是不是真的像傳說中那樣，能夠解決很多現在無法解決的難題？我希望作者能夠用一種非常平易近人的語言，解釋量子位元到底是什麼，它有哪些神奇的特性，以及這些特性如何讓量子計算機擁有強大的能力。我特彆希望能夠避免那些過於專業的術語和復雜的數學公式，如果能有一些生動的比喻或者小故事來幫助理解，那就再好不過瞭。讀完這本書，我希望自己能夠對量子計算有一個初步的瞭解，能夠跟得上關於這個話題的討論，而不是一頭霧水。這對我來說，就已經是非常大的收獲瞭。”