量子科技如何改變我們的生活

《量子科技如何改變我們的生活》 欒春陽 王雨桐 33個筆記 第一章 超級經典計算PK量子計算 ◆ 值得注意的是，量子計算機只對某些量子算法展現出高效的運算能力，並不能替代經典計算機來處理日常的辦公任務。 ◆ 因此，量子計算機也是一種廣義的量子模擬系統，只是量子計算機利用了量子疊加態的並行運算特性，並且通過量子比特和系列的量子邏輯門操作，實現了指數量級的數據運算能力 ◆ 量子計算只能在特定的問題求解上展現其自身優勢，並不能取代經典計算來解決實際問題 第二章 量子計算的七大物理實現平臺 ◆ “離子囚禁技術 ◆ 圖2.8 原子被激光懸浮的示意圖 ◆ 在光量子計算方案中，科學家正是利用光子偏振狀態這一奇妙特性來構造光量子比特 ◆ 現象。除零電阻的特性之外，超導材料還有另外一種奇妙的特性——完全抗磁性 ◆ 這種基於超導電路構造的量子比特，被稱作超導量子比特 ◆ 科學家開始將氮元素人工注入高純度金剛石中，製備出人造金剛石NV色心 ◆ 超導量子計算方案雖然操縱靈活、擴展性強，卻容易受到環境的干擾 ◆ 量子點量子計算方案雖然穩定性更佳，但其擴展性仍受限制； ◆ 基於金剛石NV色心的量子計算方案雖然還未實現大規模的量子比特數目，卻不需要低溫和真空的嚴苛環境，從而使設備的運行成本大幅降低，甚至趨近於零。 ◆ 連通度還是1。換句話說，單純經過拉伸、摺疊等連續平滑的形變，是不會改變某個系統的拓撲性質的，而這種拓撲不變性也是克服量子計算機目前缺陷的關鍵。 ◆ 拓撲和量子結合，構造拓撲量子計算方案。圖2.18爲拓撲量子計算方案的編碼與操縱。 ◆ 拓撲量子計算方案在理論上是一種近乎完美的方案，然而，要想在現實世界中尋找到具有這種神奇拓撲性質的物理載體，並不是一件容易的事情 第三章 超導量子計算三部曲 ◆ 其實，量子並非真實存在的粒子，而是某些物理量不可再分的最小單位 ◆ 這種在量子運算過程中，通過人爲方式來降低運算錯誤率，從而實現不斷糾錯的過程就叫“量子糾錯”。 ◆ 目前，科學家們正在努力實現“三步走”戰略中的第二步——實現在噪聲環境下的中等規模量子計算。 第五章 量子隱形傳態 ◆ 實際應用中，量子隱形傳態技術已成功實現千千米級的超遠距離量子態傳輸，並具備較大的信息容量，成爲構建量子保密通信系統的核心技術之一。 第七章 第二把“量子之尺”——原子的量子干涉效應 ◆ 金剛石NV色心” ◆ 金剛石NV色心的自旋量子疊加態就會在兩種不同的演化路徑上積累彼此之間特定的相位差。 ◆ 金剛石NV色心測磁儀器可以直接用於活細胞的磁成像 ◆ 金剛石NV色心測磁體系憑藉超高的靈敏度、極高的空間分辨率及獨特的室溫常壓工作環境，如“量子之尺”般在地質磁學、生物醫藥及工程測磁等領域中展現出獨特的應用價值。 第八章 第三把“量子之尺”——基於量子糾纏性的量子精密測量極限 ◆ 實際上，目前絕大多數的諾貝爾物理學獎的獲獎成果都與精密測量的研究有關。因此，基於精密測量的相關研究被認爲是離諾貝爾物理學獎最近的領域 ◆ 當幾個微觀粒子在彼此相互作用後，它們各自擁有的物理屬性（例如：位置、動量、自旋、偏振等）就不再相互獨立，而是相互關聯並且形成整體系統的性質。那麼，我們就稱這幾個微觀粒子彼此之間具有量子糾纏性 ◆ 我們不可能同時確定地測定微觀粒子的動量和位置，如果微觀粒子的位置測量得越精確，對其動量的測量就越不精確，反之亦然”。 第九章 量子計算的前沿進展 ◆ 光子，這些光的粒子，它們的偏振和角動量可以被用來編碼信息。 ◆ 有望實現通用量子計算機的方案主要包括：超導量子計算方案、離子阱量子計算方案、光量子計算方案，等等 第十章 量子技術與人工智能的交叉 ◆ 量子計算+人工智能——腦洞大開的全新搭檔 ◆ 在現實世界中，我們習慣於物體處於確定的狀態，如桌子是實體的，蘋果是紅色的。但在量子世界中，物體可以同時處於多種狀態 第十一章 量子技術與材料學、化學技術的交叉 ◆ 因此，當聲音施加到一塊晶體上的時候，這塊晶體就會受力產生電場，並導致另外一塊晶體的電場也相應發生改變。這樣一來，另外一塊晶體就會在電場的作用下，受力發生振動，從而復現原本的聲音。 ◆ 綜上所述，量子點的發現和製備是人類科技發展上的一次重大突破。人們可以根據需要精確調控納米尺寸的量子點，同時這一技術也展現出了廣闊的應用前景。 ◆ 量子不是一種微觀的基本粒子，而是代表能量的最小單位，也可以理解爲能量子。

很好的科普作品，希望更多人可以閱讀。

通俗易懂，可以快速閱讀。從書中內容來看，量子計算機技術很難實現，且看 ai 能不能加速科研吧

理解了原理。如今新工具新技術的黑箱讓多數人只是運用，同時越來越難以理解工具背後的原理

量子比特能同時表現爲0態、1態和01疊加態，因此相較於傳統比特實現了指數型增長（N個量子比特進行並行運算的算力理論上可達到2的N次方）的算力爆炸，但同樣因此產生的電路複雜度指數型提高以及量子比特（無論天然存在的二能級系統或者人造構建的如超導、半導體等量子比特載體）量子糾纏時本身的易被幹擾和不完美糾纏，所以存在工程學方面的困難，作者大概講了下目前學界和產業界已驗證量子計算的優越性，正在實現在噪聲環境下的中等規模量子計算（離子阱、光鑷技術下中性原子和光量子等），以及未來擴展實現通用化的量子計算而非目前只符合特殊計算場景的受限計算。另外還講了下量子科技擴展出的基於量子糾纏的量子保密通訊、精密測量等。總之，量子科技理論可行，但對於量子糾纏的探測、操控和易被幹擾導致的錯誤率或者說穩定性還需要進一步工程學實現。

雖然是科普，但讀懂還是有難度。

量子計算+人工智能，量子人工智能的未來可能就是現在科幻電影裏的現實。

社會進步是隱藏式的，普通人適應就行