【量子霸權】

內容簡介

量子電腦之所以被冠以“極電腦”稱號，是因為它是科技層面帶有决定性意義的一次飛躍，將為我們的經濟、社會以及生活方式開創一個全新的時代。

正因為意識到這場革命即將帶來深刻影響，所以世界上許多領頭雁公司都選擇在這項新技術上斥以鉅資，穀歌、微軟、英特爾、IBM、裡格蒂計算公司和霍尼韋爾等都在開發量子計算原型機。 資本競爭似乎比科技競爭更激烈，華爾街對量子計算領域的初創公司給予了很高估值。 各國政府也紛紛投入資金，加速量子科技方面的研究。 汽車製造商、醫學研究人員和諮詢公司都押注於量子計算，以設計更高效的車輛，創造拯救生命的新藥，並簡化業務。 但這僅僅是開始。

人類面臨的任何問題都有可能被量子電腦解决。 加來道雄博士畢生致力於量子理論研究，他以其標誌性的清晰和熱情，講述了這個令人興奮的科學前沿，以及激動人心的爭奪人類未來的競賽。

作者簡介

作者：加來道雄著

簡介：世界知名物理學家，科學暢銷書作者，超弦理論創始人之一，紐約城市大學研究生中心理論物理學教授。 他擁有哈佛大學學士學位和加州大學伯克利分校物理學博士學位。 他撰寫了多部廣受讚譽的科學著作，著有5本《紐約時報》暢銷書：《不可思議的物理》《人類的未來》《物理學的未來》《心靈的未來》《宇宙方程》。 他曾為BBC電視臺、探索頻道和科學頻道主持過多部電視專題片，是美國和國際知名電視臺的常客。 他還主持兩檔美國科學廣播節目《探索》和《神奇科學》。

作者：蘇京春譯

簡介：財政部中國財政科學研究院副研究員、碩士生導師，中國新供給經濟學50人論壇秘書長。 譯有《經濟奇點》《通往衰敗之路》等。

目錄

一篇量子電腦崛起

一章矽時代的終結

量子霸權

摩爾定律的終結

它們為何如此强大？

量子電腦的減速帶

革新世界經濟

量子電腦的進一步應用

養活地球

量子醫學的誕生

第二章數位時代的終結

量子電腦：極類比

巴比奇與差分機

數學是完整的嗎？

艾倫·圖靈：計算機科學先驅

電腦在戰爭中的應用

圖靈與人工智慧的誕生

第三章量子的崛起

量子理論的誕生

波動方程的誕生

量子原子

概率波

薛定諤的貓

微觀世界與宏觀世界

量子糾纏

戰爭的悲劇

第四章量子電腦的黎明

電晶體的誕生

天才在行動

奈米科技的誕生

費曼的路徑積分理論

路徑上的量子之和

量子圖靈機

平行宇宙

多世界

埃弗里特的多世界

平行宇宙的重生

客廳裏的平行宇宙

量子理論綜述

肖爾的突破

擊敗肖爾的算灋

雷射互聯網

第五章競賽開始

超導量子電腦

離子阱量子電腦

光量子電腦

矽光子電腦

拓撲量子電腦

D-Wave量子電腦

第二篇量子電腦與社會

第六章生命之源

兩個重大突破

生命是什麼？

物理學與生物技術

生物技術的三個發展階段

生命的悖論

計算化學與量子生物學

第七章綠化時代

光合作用的量子力學

人工光合作用

人工樹葉

第八章養活地球

人口過剩與饑荒

科學帶來的戰爭與和平

ATP：自然界的電池

催化作用：自然界的捷徑

第九章讓世界充滿能量

太陽能革命？

電池的歷史

鋰革命

超越鋰離子電池

汽車工業與量子電腦

第三篇量子醫學

第十章量子健康

耐藥細菌的出現

抗生素如何發揮作用

量子電腦的作用

“殺手”病毒

新冠肺炎大流行

預警系統

解密免疫系統

奧密克戎病毒

未來

第十一章基因剪輯與癌症治療

液體活檢

嗅到癌症

免疫療法

免疫系統悖論

CRISPR

CRISPR基因治療

佩托悖論

第十二章人工智慧與量子電腦

學習機器

常識性問題

蛋白質折疊

計算生物學的誕生

朊病毒與不可戰勝的疾病

“好”的澱粉樣蛋白和“壞”的澱粉樣蛋白

肌萎縮側索硬化

帕金森病

第十三章逆轉衰老

熱力學第二定律

什麼是衰老？

預測我們到底能活多久

重置生物鐘

熱量限制

衰老的關鍵：DNA修復

重新程式設計細胞，逆轉衰老

人體商店

組織工程

量子電腦的作用

數位永生

第四篇建模世界及宇宙

第十四章全球變暖

二氧化碳與全球變暖

預測未來

甲烷：一種溫室氣體

對軍事的影響

極地渦旋

該做點什麼？

量子電腦與氣候類比

不確定性

第十五章瓶中的太陽

太陽為什麼會發光？

核聚變的優勢

建立核聚變反應堆

為什麼一直延遲？

國際熱核聚變實驗堆計畫

競爭設計

雷射核聚變

核聚變的問題

量子核聚變

第十六章類比宇宙

“殺手”小行星

太陽系外行星

ET（外星人）在太空？

恒星演化

卡林頓事件

伽瑪射線暴

黑洞

暗物質

粒子的標準模型

超越標準模型

弦理論

量子電腦可能掌握著關鍵

第十七章2050年的一天

結語：量子謎題

上帝有選擇嗎？

作為類比的宇宙

平行宇宙

宇宙是量子電腦嗎？

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【雙縫實驗和量子力學】

內容簡介

諾貝爾獎得主、著名物理學家理查德·費曼曾說：“雙縫實驗包含了量子世界的全部奧秘。”

我們在中學物理課都會學到，一道光穿過兩道狹縫後將會發生干涉形成明暗條紋，這就是眾所周知的雙縫實驗。 如果只讓單個光子進入設備，光子竟然也會自己與自己發生干涉，在多次實驗後同樣形成明暗條紋。 更神奇的是，一旦研究者試圖探測光子到底通過了哪道狹縫，干涉條紋即刻就消失了，仿佛能感知到我們的意識一般。

托馬斯·楊在19世紀早期設計了這個模型，以證明光像波一樣運動，這與以撒·牛頓的粒子觀點形成了鮮明的對比。 近一個世紀後，阿爾伯特·愛因斯坦證明了光以量子或粒子的形式存在，這個實驗成為愛因斯坦和尼爾斯·玻爾之間關於現實本質的激烈辯論的關鍵。 可以說，雙縫實驗串起了人類對物質世界規律，乃至現實本質的探索。 十年又十年，一個又一個假設，科學家們以這個實驗為藍本，回答了關於宇宙結構的越來越深的問題，它也催生了2022年諾貝爾物理學獎。

在這本書中，作者周遊世界，穿越歷史，深入探索了我們尚未瞭解的物質現實的最小尺度，為讀者展現了一幅兼具科學與美感的畫卷。

作者簡介

阿尼爾·阿南塔斯瓦米，《新科學家》雜誌的前任副主編和現任顧問，加利福尼亞大學聖克魯斯分校科學寫作項目客座編輯。 他為《國家地理新聞》《探索》等雜誌撰稿，並且是美國公共廣播公司（PBS）新星紀錄片頻道開設的部落格“現實的本性”的專欄作者。 他曾獲得英國物理學會物理新聞獎和英國科學作家協會最佳調查新聞獎。 他的shou部著作《濕婆之舞》被評為《物理世界》“2010年年度圖書獎”。

目錄

序言大自然對我們的嘲弄III

第1章回顧雙孔實驗001

理查德·費曼對中心謎題的解釋

第2章“存在”的意義是什麼？ 017

通向現實的道路：從哥本哈根到布魯塞爾

第3章現實與知覺047

如何只用一個光子做雙縫實驗

第4章神聖經文的啟示075

揭秘幽靈般的超距作用

第5章擦除，還是不擦除089

山頂實驗帶我們逼近真相

第6章博姆狂想曲121

顯而易見的本體以顯而易見的管道演化

第7章找到最大的薛定諤的貓155

將時空引入量子理論

第8章修復醜陋的傷疤181

名為多重世界的藥方

後記用不同的管道看待相同的事物？ 213

注釋223

致謝243

作者介紹247

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【光子之舞】

內容簡介

在本書中，讀者將穿越群星璀璨的物理學史，感受偉大頭腦的求知激情，體會量子力學反直覺、反日常經驗的有趣特質，瞭解量子力學的廣泛適用性和革新科技的無垠潜力，展開對意識和現實世界關係的薛定諤的貓、憑空出現和消失的電子、幽靈般的超距作用。 這些抽象的概念很容易讓人認為，量子力學離自己的生活很遠。 但實際上，量子力學不僅是電腦、智能手機和醫學成像設備等許多現代科技的基礎，還帶來了化學、生物學等領域的全新發現。 量子力學與經典物理學的交鋒及其引發的哲學認識論問題，則更是令無數人流連忘返。

本書的作者是諾貝爾物理學獎得主、量子資訊科學先驅安東·蔡林格，書中回溯了量子力學的誕生和發展史，覆蓋了從愛因斯坦和普朗克的早期理論到近年來量子隱形傳送前沿研究各個階段。 塞林格用扣人心弦的科研敘事，串起物理學史上一個個驚人的發現，將深奧的量子力學理論清晰易懂地呈現在讀者眼前。 書中不僅講解了量子力學領域標誌性的經典概念，包括波粒二象性、量子糾纏、海森堡不確定性原理等，而且細緻探討了量子力學中一些突破性的最新實驗，例如糾纏粒子的產生和量子資訊的成功傳送，並解釋了這些實驗是如何為量子計算和量子密碼學等充滿想像力的嶄新科技鋪平道路的。

作者簡介

2022年諾貝爾物理學獎得主

維也納大學物理學教授

奧地利科學院量子光學和量子資訊研究所負責人

量子物理基礎檢驗和量子資訊領域的先驅和重要開拓者

目錄

序言別有洞天的多瑙河河底//V

1太空旅行//001

2光是什麼//003

3牧羊犬與愛因斯坦的光粒子說//009

4愛因斯坦與他的諾貝爾獎//018

5衝突//020

6確實存在的不確定性//022

7量子不確定性：是我們無知，還是原本如此？// 026

8反對隱形傳態的量子判决//036

9量子糾纏力挽狂瀾//040

10愛麗絲與鮑勃在量子實驗室//054

11光的偏振：匡廷格教授的一次講座//066

12愛麗絲和鮑勃發現了雙生粒子//088

13約翰論愛因斯坦、波多爾斯基和羅森//105

14約翰論定域隱變數//136

15愛麗絲和鮑勃實驗撲朔迷離的結果//142

16約翰·貝爾的故事//148

17出乎意料的愛麗斯與鮑勃//158

18超越光速，穿越回過去？// 163

19愛麗絲、鮑勃和光速極限//168

20漏洞//177

21蒂羅爾山上//184

22量子博彩//200

23雙光子量子博彩//208

24量子貨幣—宣告假幣覆滅//220

25量子卡車的超載運輸//228

26糾纏原子發射源及早期的實驗//235

27超級發射源與通信漏洞封堵//240

28多瑙河岸的量子隱形傳態//244

29多光子奇迹及量子隱形傳態//256

30糾纏的隱形傳態//264

31進一步的實驗//279

32量子資訊技術//286

33量子隱形傳態的未來//291

34特內裡費島上空的訊號//298

35最新進展以及若干開放性問題//304

36這一切意味著什麼？// 312

附錄 人人都能讀懂的糾纏—一個量子謎團//319

術語錶//341