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我们的日常经验和常识更好地呈现真实SJ。J像薛定谔ZM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SJ。 在他对这一JD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SJ的本质的看法。他认为存在一个由许多平行SJ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。他对这一非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SJ。

约翰·格里宾，英国有名科学读物专业作家，萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学，获天体物理学博士学位,现在是萨塞克斯大学的客座天文学研究员。曾先后在《自然》志和《进步科学家》周刊任职。1974年他以其关于气候变迁的作品获得了英国很好科学著作奖。约翰·格里宾著有50多部科普和科幻作品，其中的科学三部曲《薛定谔之猫探秘》、《双螺旋探秘》和《大爆za探秘》尤为脍炙人口。此外，他还与妻子合著了一系列有名科学家的传记，而反映“科学顽童”费曼科学生涯的《迷人的科学风采——费曼传》更是广受HP。他还撰写了许多畅销书，其中包括《深奥的简洁》《欧米伽点》《大爆za之探索》《起始》《宇宙指南》和《Q代表量子》。他的书已被译成多种语言，并在英国和美国得过奖。

传统计算机为什么不能快速解决GJ密码的解码？

笔记本电脑如何才能避免频频被入侵的难题？

图灵为何要吃下毒苹果？

量子计算机能替代传统计算机吗？

跟随着SJZM科普大师，了解量子计算SJ的奥秘

D一部分： 计算 001 

D一章 图灵和图灵机 003
D二章 冯诺依曼和计算机 039
D一个插曲：传统计算机的局限性 069

D二部分：量子 073
D三章 费曼和量子 075
D四章 贝尔侦破纠结之网 103
D二个插曲：量子计算机的局限性 135

D三部分：用量子进行运算 139
D五章 多伊奇和多重宇宙 141
D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 210
参考资料和更多阅读材料 222
图片致谢 229

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引言：量子计算 实验和理论物理学家目前都对开发基于量子理论的计算机的前景感到欢欣鼓舞。军方（他们可以提供大量资金）和大公司也对此有着浓厚的兴趣。量子计算是21世纪前20年中*热门的科研课题之一，量子计算主要依靠对量子实体（电子，光子或单原子）的操纵，这些量子实体可以同时处于两种状态，J像薛定谔ZM的“既死又活的”猫一样。下面是我的题目。 这是计算科学的一个分水岭，原因在于量子计算机不仅仅在运算速度上，在其他方面也远远超过了传统计算机。例如，量子计算机可以用来破解传统计算机WQ不可能破解的密码，这也是军方和大公司感兴趣的主要原因之一。几十年前这一点在理论上J已得到了证明（理查德?费曼是D一个对这些问题进行思考的人）；而目前实用的量子计算机已经投入使用了。不可否认的是：迄今为止，如果用量子计算机解决FC简单的问题，例如，找出15的所有因数，J需要大量昂贵又不太可靠的设备。但是所有见证了传统计算机从昂贵又不太可靠，动辄占据整个实验室、浑身遍布发光的“阀门”的机器发展到个人电脑和iPad整个历程的人都不会怀疑，10年内计算机SJ将发生天翻地覆的变化。更神奇的是：这样的机器将使得物理学家可以更好地把握量子SJ的本质，在量子SJ中，通信的传播速度要超过光速；远程传输成为可能；粒子可以同时位于两个不同的地点。其影响目前尚不可知，但是可以说，量子计算机所代表的进步远远CY了传统计算机，J像传统计算机曾经远远CY了算盘一样。 传统计算机通常被称为“经典”计算机，可以对二进制数字或字节组成的信息进行存储和处理。这J像普通的开关，可以处于两种位置：开或者关，上或者下。开关的状态是由数字0和1来表示，计算机所有的操作J是以适D的方式改变这些开关的设置。D我写这些句子时，我的电脑上在运行文字处理程序，同时也在播放音乐，还有一个提醒我收到新邮件的电子邮件程序在后台运行。计算机之所以具有这些以及其他一些功能是因为0和1的字符串正在计算机的“大脑”内被移动和操纵。1 8个这样的比特[0或1]构成一个字节，此外，我们是在按二进制而不是十进制进行运算，乘法运算的步骤不是按照10，100，1000等进行递进，而是按照2，4，8，16这样进行递进。结果J是：210表示为1024，接近1000，又因为我们习惯于使用十进制，因此，1024个字节被称为千字节。同样，1024个字节构成一个兆字节，而1024个兆字节构成一个千兆字节。我的笔记本电脑的硬盘驱动器可存储160千兆字节的信息，而“计算机的大脑”- 处理器可以同时处理高达2千兆字节，这些字节都是以0和1字符串的形式进行存储的（而这样的计算机已经很落后了；今年的新型号计算机的功能要强大得多）。

引言：量子计算

实验和理论物理学家目前都对开发基于量子理论的计算机的前景感到欢欣鼓舞。军方（他们可以提供大量资金）和大公司也对此有着浓厚的兴趣。量子计算是21世纪前20年中*热门的科研课题之一，量子计算主要依靠对量子实体（电子，光子或单原子）的操纵，这些量子实体可以同时处于两种状态，J像薛定谔ZM的“既死又活的”猫一样。下面是我的题目。

这是计算科学的一个分水岭，原因在于量子计算机不仅仅在运算速度上，在其他方面也远远超过了传统计算机。例如，量子计算机可以用来破解传统计算机WQ不可能破解的密码，这也是军方和大公司感兴趣的主要原因之一。几十年前这一点在理论上J已得到了证明（理查德?费曼是D一个对这些问题进行思考的人）；而目前实用的量子计算机已经投入使用了。不可否认的是：迄今为止，如果用量子计算机解决FC简单的问题，例如，找出15的所有因数，J需要大量昂贵又不太可靠的设备。但是所有见证了传统计算机从昂贵又不太可靠，动辄占据整个实验室、浑身遍布发光的“阀门”的机器发展到个人电脑和iPad整个历程的人都不会怀疑，10年内计算机SJ将发生天翻地覆的变化。更神奇的是：这样的机器将使得物理学家可以更好地把握量子SJ的本质，在量子SJ中，通信的传播速度要超过光速；远程传输成为可能；粒子可以同时位于两个不同的地点。其影响目前尚不可知，但是可以说，量子计算机所代表的进步远远CY了传统计算机，J像传统计算机曾经远远CY了算盘一样。

传统计算机通常被称为“经典”计算机，可以对二进制数字或字节组成的信息进行存储和处理。这J像普通的开关，可以处于两种位置：开或者关，上或者下。开关的状态是由数字0和1来表示，计算机所有的操作J是以适D的方式改变这些开关的设置。D我写这些句子时，我的电脑上在运行文字处理程序，同时也在播放音乐，还有一个提醒我收到新邮件的电子邮件程序在后台运行。计算机之所以具有这些以及其他一些功能是因为0和1的字符串正在计算机的“大脑”内被移动和操纵。¹

8个这样的比特[0或1]构成一个字节，此外，我们是在按二进制而不是十进制进行运算，乘法运算的步骤不是按照10，100，1000等进行递进，而是按照2，4，8，16这样进行递进。结果J是：210表示为1024，接近1000，又因为我们习惯于使用十进制，因此，1024个字节被称为千字节。同样，1024个字节构成一个兆字节，而1024个兆字节构成一个千兆字节。我的笔记本电脑的硬盘驱动器可存储160千兆字节的信息，而“计算机的大脑”- 处理器可以同时处理高达2千兆字节，这些字节都是以0和1字符串的形式进行存储的（而这样的计算机已经很落后了；今年的新型号计算机的功能要强大得多）。

相比之下，量子计算机则WQ不同。在量子的SJ中，电子等实体可以处于一种叠加状态。这意味着量子开关可以同时处于“开”和“关”两种状态，J像薛定谔的“既死又活的”猫一样。电子本身具有一种“自旋”的性质，这与我们日常生活中所指的“旋转”不同，但是可以认为这是指电子在做向上和向下的运动。假设“上”对应于0，而“下”对应于1，那我们J有了一个二进制的量子开关。在适D的条件下，量子开关可以同时处于“向上”和“向下”的状态。或者也可以处于“向上”的状态或“向下”的状态，这样J有了三种可能性！

一个处于叠加状态的量子开关可以同时存储数字0和1。借用经典计算机的语言来说，这样的量子开关J叫做量子位元，全称是“quantum bit”，读作“Cubit”，和圣经中的长度单位“肘”（Cubit）同音。量子位元J是指本书标题中的“量子猫”。量子位元的存在令人振奋。例如，两个传统的比特可以表示0到3这四个数字中的任何一个，它们有四种不同的组合方式：00，01，10和11。要同时表示所有的这四个数字（0，1，2和3），你J需要四对数字，即一个字节。但是只需要两个量子位元J可以同时表示所有这四个数字。作为一个数字像这样进行存储和运算的一组比特（或量子位元）叫做一个寄存器。一个寄存器由8个量子位元（=1个量子字节）组成，可以同时表示28个数字而不是4个数字。那么，一个量子字节中J可以存储256个数字。或者，正如牛津物理学家大卫?多伊奇所说，量子字节在多元宇宙中表示256个不同的宇宙，按某种方式进行着信息的共享。

在一台正在运行的量子计算机中，任何操作都需要同时在所有256个宇宙中，对所有由这个量子字节的信息所表示的256个数字中的每个数字进行处理，J像我们有256台经典计算机，每一台处理我们宇宙中的问题的一个方面，或者说，一台计算机需要运行256次，每求一个 量子计算-从巨人计算机到量子位元 约翰·格里宾 量子计算机 量子宇宙平行宇宙多重宇宙自然 电子书 下载 mobi epub pdf txt