量子科技如何改变我们的生活

《量子科技如何改变我们的生活》 栾春阳 王雨桐 33个笔记 第一章 超级经典计算PK量子计算 ◆ 值得注意的是，量子计算机只对某些量子算法展现出高效的运算能力，并不能替代经典计算机来处理日常的办公任务。 ◆ 因此，量子计算机也是一种广义的量子模拟系统，只是量子计算机利用了量子叠加态的并行运算特性，并且通过量子比特和系列的量子逻辑门操作，实现了指数量级的数据运算能力 ◆ 量子计算只能在特定的问题求解上展现其自身优势，并不能取代经典计算来解决实际问题 第二章 量子计算的七大物理实现平台 ◆ “离子囚禁技术 ◆ 图2.8 原子被激光悬浮的示意图 ◆ 在光量子计算方案中，科学家正是利用光子偏振状态这一奇妙特性来构造光量子比特 ◆ 现象。除零电阻的特性之外，超导材料还有另外一种奇妙的特性——完全抗磁性 ◆ 这种基于超导电路构造的量子比特，被称作超导量子比特 ◆ 科学家开始将氮元素人工注入高纯度金刚石中，制备出人造金刚石NV色心 ◆ 超导量子计算方案虽然操纵灵活、扩展性强，却容易受到环境的干扰 ◆ 量子点量子计算方案虽然稳定性更佳，但其扩展性仍受限制； ◆ 基于金刚石NV色心的量子计算方案虽然还未实现大规模的量子比特数目，却不需要低温和真空的严苛环境，从而使设备的运行成本大幅降低，甚至趋近于零。 ◆ 连通度还是1。换句话说，单纯经过拉伸、折叠等连续平滑的形变，是不会改变某个系统的拓扑性质的，而这种拓扑不变性也是克服量子计算机目前缺陷的关键。 ◆ 拓扑和量子结合，构造拓扑量子计算方案。图2.18为拓扑量子计算方案的编码与操纵。 ◆ 拓扑量子计算方案在理论上是一种近乎完美的方案，然而，要想在现实世界中寻找到具有这种神奇拓扑性质的物理载体，并不是一件容易的事情 第三章 超导量子计算三部曲 ◆ 其实，量子并非真实存在的粒子，而是某些物理量不可再分的最小单位 ◆ 这种在量子运算过程中，通过人为方式来降低运算错误率，从而实现不断纠错的过程就叫“量子纠错”。 ◆ 目前，科学家们正在努力实现“三步走”战略中的第二步——实现在噪声环境下的中等规模量子计算。 第五章 量子隐形传态 ◆ 实际应用中，量子隐形传态技术已成功实现千千米级的超远距离量子态传输，并具备较大的信息容量，成为构建量子保密通信系统的核心技术之一。 第七章 第二把“量子之尺”——原子的量子干涉效应 ◆ 金刚石NV色心” ◆ 金刚石NV色心的自旋量子叠加态就会在两种不同的演化路径上积累彼此之间特定的相位差。 ◆ 金刚石NV色心测磁仪器可以直接用于活细胞的磁成像 ◆ 金刚石NV色心测磁体系凭借超高的灵敏度、极高的空间分辨率及独特的室温常压工作环境，如“量子之尺”般在地质磁学、生物医药及工程测磁等领域中展现出独特的应用价值。 第八章 第三把“量子之尺”——基于量子纠缠性的量子精密测量极限 ◆ 实际上，目前绝大多数的诺贝尔物理学奖的获奖成果都与精密测量的研究有关。因此，基于精密测量的相关研究被认为是离诺贝尔物理学奖最近的领域 ◆ 当几个微观粒子在彼此相互作用后，它们各自拥有的物理属性（例如：位置、动量、自旋、偏振等）就不再相互独立，而是相互关联并且形成整体系统的性质。那么，我们就称这几个微观粒子彼此之间具有量子纠缠性 ◆ 我们不可能同时确定地测定微观粒子的动量和位置，如果微观粒子的位置测量得越精确，对其动量的测量就越不精确，反之亦然”。 第九章 量子计算的前沿进展 ◆ 光子，这些光的粒子，它们的偏振和角动量可以被用来编码信息。 ◆ 有望实现通用量子计算机的方案主要包括：超导量子计算方案、离子阱量子计算方案、光量子计算方案，等等 第十章 量子技术与人工智能的交叉 ◆ 量子计算+人工智能——脑洞大开的全新搭档 ◆ 在现实世界中，我们习惯于物体处于确定的状态，如桌子是实体的，苹果是红色的。但在量子世界中，物体可以同时处于多种状态 第十一章 量子技术与材料学、化学技术的交叉 ◆ 因此，当声音施加到一块晶体上的时候，这块晶体就会受力产生电场，并导致另外一块晶体的电场也相应发生改变。这样一来，另外一块晶体就会在电场的作用下，受力发生振动，从而复现原本的声音。 ◆ 综上所述，量子点的发现和制备是人类科技发展上的一次重大突破。人们可以根据需要精确调控纳米尺寸的量子点，同时这一技术也展现出了广阔的应用前景。 ◆ 量子不是一种微观的基本粒子，而是代表能量的最小单位，也可以理解为能量子。

很好的科普作品，希望更多人可以阅读。

通俗易懂，可以快速阅读。从书中内容来看，量子计算机技术很难实现，且看 ai 能不能加速科研吧

理解了原理。如今新工具新技术的黑箱让多数人只是运用，同时越来越难以理解工具背后的原理

量子比特能同时表现为0态、1态和01叠加态，因此相较于传统比特实现了指数型增长（N个量子比特进行并行运算的算力理论上可达到2的N次方）的算力爆炸，但同样因此产生的电路复杂度指数型提高以及量子比特（无论天然存在的二能级系统或者人造构建的如超导、半导体等量子比特载体）量子纠缠时本身的易被干扰和不完美纠缠，所以存在工程学方面的困难，作者大概讲了下目前学界和产业界已验证量子计算的优越性，正在实现在噪声环境下的中等规模量子计算（离子阱、光镊技术下中性原子和光量子等），以及未来扩展实现通用化的量子计算而非目前只符合特殊计算场景的受限计算。另外还讲了下量子科技扩展出的基于量子纠缠的量子保密通讯、精密测量等。总之，量子科技理论可行，但对于量子纠缠的探测、操控和易被干扰导致的错误率或者说稳定性还需要进一步工程学实现。

虽然是科普，但读懂还是有难度。

量子计算+人工智能，量子人工智能的未来可能就是现在科幻电影里的现实。

社会进步是隐藏式的，普通人适应就行