量子霸權（Quantum Supermacy）世界大戰開打：量子電腦真的來了

前言

先問大家以下三個問題。

第一個問題，在世界IT 產業最著名的與比爾• 蓋茲齊名、自學中文成才 的華人女婿是誰？ IT 產業的人紛紛舉手，是 Facebook（臉書）創始人兼 首席執行官馬克 • 祖克伯格。對！

第二個問題，馬克 • 祖克伯格的孩子是男孩還是女孩？一半的人舉手，女 孩。有人還補充說，馬克• 祖克伯格準備在孩子長大以後把自己的99% 的資產裸捐出去。對！

第三個問題，誰看過馬克 • 祖克伯格抱著女兒讀一本書的照片？只有 25% 的人有印象。如果我再加深一點，讀的書的書名是什麼？絕對沒有人注 意過！

我告訴你，書名是Quantum Physics for Babies，翻譯成中文，書名就是 《給寶寶的量子物理學》。有人問，這是她應該學的東西嗎？馬克 • 祖克伯 格的回答是「不管她未來想做什麼，做老師也好，像她媽媽那樣，做醫 生也好，或她想從事自己的事業，我希望她都能有這樣的求知欲。求知 欲就是我想知道為什麼，以及我為什麼不能做得更好。」

受馬克 • 祖克伯格的啟發，作者撰寫本書，全書分三部分。

第一部分　基礎理論及概念，包含第 1 章∼第 4 章。 第二部分　量子計算與通訊部分，包含第 5 章和第 6 章。 第三部分　量子技術安全與應用技術部分，包含第 7 章和第 8 章。

在這本書裡，你可以發現以下內容。

■ 蘋果有沒有真正落在牛頓頭上？

■ 電腦怎麼和力學搞到一起了？原來我們反覆學過的物理只是解釋了巨 集觀世界的規律，一到微觀世界就不靈了。

■ 挑戰量子力學的帶頭大哥就是愛因斯坦！

■ 愛因斯坦的「鬼魅學說」：量子糾纏。

■ 千里之外的心靈感應：隱形傳輸。

■ 量子隱形傳態是「嗖」的一聲把人傳過去的瞬間傳輸嗎？

■ 量子密碼的鼻祖：海森伯測不準原理。

■ 所有電腦（包含量子電腦）的同一祖宗：圖靈機。

■ 我們說的「量子位元」不是「比特幣」。

■ 為什麼當今所有的密碼系統都故障了。

■ 資訊化戰爭：量子計算的意義不亞於核子武器。

■ 傳統電腦漸漸接近它們的極限，近20 年晶片的發展速度幾乎沒有提 升！

■ 量子電腦真的來了，全球第一台商用型量子電腦售價 1500 萬美金。

■ 在量子電腦給予一種新的運算能力水平的同時，IT 工程師會失業嗎？

本書的出版，其含義有兩個層次：

第一，作為量子計算及通訊的入門科普書；

第二，作為未來 10 ∼ 20 年 IT 產業技術進步的入門基礎知識儲備教科書。

本書獻給所有具有強烈求知慾和希望走進未來世界的朋友們，謝謝您看完以上這段文字。

前言

先問大家以下三個問題。

第一個問題，在世界IT 產業最著名的與比爾• 蓋茲齊名、自學中文成才 的華人女婿是誰？ IT 產業的人紛紛舉手，是 Facebook（臉書）創始人兼 首席執行官馬克 • 祖克伯格。對！

第二個問題，馬克 • 祖克伯格的孩子是男孩還是女孩？一半的人舉手，女 孩。有人還補充說，馬克• 祖克伯格準備在孩子長大以後把自己的99% 的資產裸捐出去。對！

第三個問題，誰看過馬克 • 祖克伯格抱著女兒讀一本書的照片？只有 25% 的人有印象。如果我再加深一點，讀的書的書名是什麼？絕對沒有人注 意過！

我告訴你，書名是...

前言

01 漫話：量子電腦來了
1.1 量子技術的前世今生
1.2 世界上最小的「東西」是量子
1.3 電腦和力學
1.4 10 分鐘看懂量子位元、量子計算和量子演算法
1.5 量子電腦是什麼電腦
1.6 未來世界是量子網際網路的時代
1.7 現在最熱門的是量子通訊
1.8 通訊編碼需要大智慧
1.9 當今所有密碼系統都故障了

02 電腦祖孫三代
2.1 電腦爺爺：圖靈機模型
2.2 所有電腦的同一祖宗：圖靈機
2.3 電腦爸爸：馮 • 諾依曼機
2.4 電腦孫子：量子電腦
2.5 量子電腦的「硬體單元」已經造出來了 .
2.6 量子電腦裡面還必須有「軟體演算法」
2.7 量子電腦展望

03 牛頓力學的困境及飛躍
3.1 物理大家族
3.2 家族長子：牛頓力學
3.3 家族長孫：量子力學
3.4 獨門絕活：量子糾纏
3.5 川劇變臉：量子態套疊
3.6 挑戰量子力學的領頭大哥：愛因斯坦

04 量子資訊臉譜
4.1 什麼是量子資訊
4.2 量子位元不是比特幣
4.3 量子資訊的身世
4.4 這個「位元」和那個「位元」不一樣

05 未來世界的大老 -- 量子計算
5.1 量子計算
5.2 量子計算的黑白兩道
5.3 量子計算獨門絕技：量子演算法
5.4 量子電腦的細胞核：閘電路
5.5 最熱門的量子電腦來了

06 未來世界的神經中樞 -- 量子通訊
6.1 未來世界的神經系統
6.2 雲中漫步：量子隱形傳態
6.3 風靡全球：量子通道
6.4 給網際網路插上量子的翅膀：量子通訊

07 量子世界的「看門狗」安全及密碼
7.1 「看門狗」的祖宗：經典密碼學與現代密碼學
7.2 量子密碼的鼻祖：海森堡測不準原理
7.3 我的地盤我做主：量子密碼學
7.4 Alice 和 Bob 的對話：量子金鑰分發
7.5 量子密碼的寶典：工作原理
7.6 人人都有的秘密：量子金鑰分發
7.7 量子安全直接通訊

08 量子電腦的「社會分工」
8.1 世界是我們的也是你們的：傳統電腦漸漸接近
8.2 量子電腦指定電腦一種新的運算能力水平

A 參考文獻

前言

01 漫話：量子電腦來了
1.1 量子技術的前世今生
1.2 世界上最小的「東西」是量子
1.3 電腦和力學
1.4 10 分鐘看懂量子位元、量子計算和量子演算法
1.5 量子電腦是什麼電腦
1.6 未來世界是量子網際網路的時代
1.7 現在最熱門的是量子通訊
1.8 通訊編碼需要大智慧
1.9 當今所有密碼系統都故障了

02 電腦祖孫三代
2.1 電腦爺爺：圖靈機模型
2.2 所有電腦的同一祖宗：圖靈機
2.3 電腦爸爸：馮 • 諾依曼機
2.4 電腦孫子：量子電腦
2.5 量子電腦的「硬體單元」已經造出來了 .
2.6 量子電腦裡面還必須有「軟體演算...