量子信息是全世界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，同時(shí)也是科普的難點(diǎn)領(lǐng)域之一。本書(shū)從普通讀者的認(rèn)知角度出發(fā)，先介紹量子是什么以及較為容易理解的量子精密測(cè)量，然后講量子力學(xué)的三大奧義，再講量子計(jì)算和量子通信，不僅保持了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，而且實(shí)現(xiàn)了很高的趣味性，讓讀者了解量子信息的大圖景。針對(duì)公眾對(duì)量子信息的常見(jiàn)誤解或者質(zhì)疑，給出明確的答復(fù)。對(duì)于有一定知識(shí)門(mén)檻的內(nèi)容特別是一些數(shù)學(xué)材料，將其設(shè)置為選讀內(nèi)容，基礎(chǔ)薄弱的讀者可以跳過(guò)而并不影響理解全書(shū)，勤于思考、好奇心旺盛的讀者則可以從這些選讀內(nèi)容中獲得更多的妙處。

作者以其獨(dú)具特色的語(yǔ)言風(fēng)格，在科學(xué)的各領(lǐng)域之間乃至哲學(xué)、歷史與文學(xué)之間縱橫鉤沉，并介紹了很多科普工作的經(jīng)驗(yàn)和心得。相信這本兼具廣度和深度的圖書(shū)對(duì)我國(guó)的量子信息科普以至整個(gè)科普事業(yè)都將發(fā)揮里程碑式的作用。本書(shū)適合關(guān)心量子科技進(jìn)展的廣大讀者閱讀，包括小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生、研究生，其他領(lǐng)域的科研、教育、科普工作者，以及各行各業(yè)的專業(yè)人士。任何對(duì)科學(xué)感興趣的人都可望從中得到收獲。

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袁嵐峰，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)博士，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心副研究員，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系副主任，中國(guó)科學(xué)院科學(xué)傳播研究中心副主任，科技與戰(zhàn)略風(fēng)云學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技袁人節(jié)目主講人，入選典贊·2018科普中國(guó)十大科學(xué)傳播人物，微博@中科大胡不歸。

序言

前言

第1章量子是什么？

1.1 量子成為熱詞

1.2 正確與錯(cuò)誤的思維方式

1.3 量子 = 離散變化的小單元

1.4 量子力學(xué)能用來(lái)干什么？更該問(wèn)的是它不能干什么！

1.5 量子力學(xué) 信息科學(xué) 量子信息

第2章 容易理解的量子科技：量子精密測(cè)量

2.1 原子鐘與國(guó)際單位制的量子化

2.2 量子雷達(dá)

2.3 隔墻觀物

2.4 零磁場(chǎng)核磁共振

第3章 量子力學(xué)的三大奧義

3.1 微觀世界運(yùn)行的操作手冊(cè)

3.2 大奧義：量子疊加

3.3 第二大奧義：量子測(cè)量

3.4 第三大奧義：量子糾纏

3.5 量子糾纏的歷史與未來(lái)

3.6 量子糾纏誤解辨析哲學(xué)家的誕生

第4章 量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)何在？

4.1 啟發(fā)性描述：用魔法打敗魔法，用量子打敗量子

4.2 操作性描述：對(duì)特定問(wèn)題的指數(shù)級(jí)加速

4.3 理論性描述：丘奇-圖靈論題與擴(kuò)展丘奇-圖靈論題

4.4 只需四個(gè)條件，量子計(jì)算的物理體系成了腦洞大賽

第5章 量子計(jì)算的成果

5.1 量子因數(shù)分解以及對(duì)密碼體系的挑戰(zhàn)

5.2 通往量子優(yōu)越性：谷歌的懸鈴木

5.3 確立量子優(yōu)越性：中國(guó)的九章

5.4 九章做的是什么？它真的是個(gè)計(jì)算機(jī)嗎？

第6章 科幻色彩的量子信息技術(shù)：量子隱形傳態(tài)

6.1 時(shí)間旅行、傳送術(shù)和反重力，哪個(gè)是真實(shí)的？

6.2 量子隱形傳態(tài)是什么？不是什么？

6.3 我們離傳送人還有多遠(yuǎn)？

第7章 為了理解量子密碼，先來(lái)學(xué)傳統(tǒng)密碼

7.1 量子密碼是干什么的？

7.2 不可破譯的密碼真的存在！但是……

7.3 傳統(tǒng)密碼的兩難

第8章 正在實(shí)用的量子信息技術(shù)：量子密碼

8.1 量子密碼如何實(shí)現(xiàn)奇跡

8.2 BB84協(xié)議

8.3 量子密碼在現(xiàn)實(shí)世界的安全性

8.4 量子通信中繼與京滬干線

8.5 自由空間傳輸與墨子號(hào)量子衛(wèi)星

8.6 量子通信的應(yīng)用情況

結(jié)語(yǔ)

拓展閱讀