最初动念找一本量子计算的书读,是去年在行业论坛上听人聊起量子计算对密码体系的冲击,散场后翻了几篇公众号文章,越看越糊涂——一会儿说量子计算几分钟就能攻破现有加密,一会儿说现在的量子计算机还连计算器都不如,两边的说法都言之凿凿,反而让我更想找个靠谱的“入门台阶”。找书的时候特意避开了满是营销话术的畅销书,也不想啃需要线性代数基础的专业教材,这本《量子计算通俗指南》刚好卡在中间:它既不刻意把量子计算神化成无所不能的未来黑科技,也不端着学者的架子甩公式,我对它的期待很简单:说人话,讲清楚量子计算到底是什么,现在发展到哪一步,它和我们普通人的关系到底有多远。
翻开之前我还做好了要硬啃晦涩概念的准备,没想到读的过程比预想中顺畅太多,作者几乎没有用到超出高中物理范围的知识,就把那些之前看起来玄之又玄的量子特性,和计算的基本逻辑串在了一起。整本书读下来花了三个晚上,没有被概念轰炸的疲惫,反而有种把之前零散听过的“量子比特”“叠加态”“量子纠缠”这些词一个个从云里拽到地上的踏实感。
一句话总结
这是一本能帮普通人拆掉量子计算认知壁垒的靠谱入门书,不神化、不忽悠,用最平实的逻辑讲清楚前沿技术的真实边界,完全没有理工基础的读者也能顺畅读完。
书籍基本信息
这本书的作者是英国萨塞克斯大学量子物理学教授克里斯·伯恩斯,长期从事量子计算硬件研发,同时有多年面向公众做科普的经验,中文版2022年出版,全书248页,属于科普类读物,核心定位是给没有专业背景的普通读者做量子计算的基础认知普及。
核心观点
这本书最打动我的,首先是它从一开始就打破了“量子计算是经典计算机升级款”的普遍误解。很多人以为量子计算就是算力更强的电脑,就像从奔腾芯片升级到最新的酷睿,本质是计算速度的提升,但作者明确指出:两者的底层逻辑完全不同。经典计算机处理信息的基本单位是比特,要么是0要么是1,所有计算本质上都是对这两种状态的操作;而量子计算用的是量子比特,依托量子的叠加特性,它可以在测量前同时处于0和1的叠加状态,这种差异不是“跑得更快”,而是走在了完全不同的路上——就像你不能说飞机是更快的汽车,因为两者的运行逻辑、适用场景从根上就不一样。
第二个核心观点,是量子计算的“超强算力”有极其明确的适用边界,根本不是什么问题都能解。书里反复强调,量子计算最擅长的,是那些可以利用量子并行性、能够把问题拆解成概率幅叠加的特殊任务,比如大数分解、量子模拟、特定类型的优化问题,而对于我们日常用电脑做的看视频、写文档、刷网页这些事,量子计算不仅没有优势,甚至效率还不如现在的普通电脑。之前我看到不少文章把量子计算吹成能解决一切问题的万能机器,这本书相当于直接给这种热潮浇了一盆清醒的冷水:所有不聊适用边界吹量子计算万能的,要么是不懂,要么是别有用心。
第三个让我印象很深的观点,是作者对量子计算发展阶段的客观判断。现在很多新闻要么说“量子计算还有一百年才能实用”,要么说“明年量子计算机就要取代普通电脑”,作者作为一线研发人员给出的判断非常平实:我们现在正处在“含噪声中等规模量子”(NISQ)阶段,也就是说目前造出来的量子比特数量不算太少,但稳定性极差,环境里一点点温度变化、振动甚至宇宙射线都会干扰计算结果,根本没办法做真正有实用价值的复杂计算。从实验室里的原型机到能解决实际问题的通用量子计算机,中间还有不止一个量级的技术难题要攻克,既不是近在眼前,也不是遥不可及。
第四个点其实和技术无关,是作者贯穿全书的思维方式:我们不需要害怕自己看不懂量子世界的“反常识”,因为量子世界的规则本来就不是为了符合人类的宏观直觉演化出来的。很多人读量子相关的内容总觉得“这不符合逻辑”,但作者说,所谓的“常识”只是我们在宏观世界生活积累的经验,到了微观粒子的层面,经验失效是再正常不过的事,我们不需要强迫自己“理解”量子的怪异,只要接受它的运行规则是被实验反复验证过的事实就够了。这种“放下对直觉的执念,尊重事实本身”的态度,其实不止适用于理解量子物理,放在很多公共讨论里也同样成立。
精彩片段
书里有个解释叠加态的比喻我到现在还记得,作者没有用那种“一个粒子同时在两个地方”的玄乎说法,而是举了个抛硬币的例子:
“当你把硬币抛起来在空中旋转的时候,它既不是正面也不是反面,你不能说它‘同时是正面和反面’,它只是处在一种‘等你接住它按在手上的时候,有一半概率出正面、一半概率出反面’的状态,这和量子比特的叠加态有相似的地方——区别只是,空中的硬币其实在每个时刻都有确定的位置和朝向,只是你没看清;而处于叠加态的量子比特,在测量之前根本没有确定的0或1的状态,不是你不知道,是它本身就没有。”这个比喻一下子就把我之前对叠加态的误解解开了,之前我总觉得叠加态是粒子“同时在两个地方”的玄幻状态,其实本质是一种测量前的概率分布,根本不是什么玄学。
还有一段讲量子计算和密码学的内容也很实在,作者没有渲染“量子计算要让所有加密失效”的焦虑,而是解释清楚了背后的逻辑:现在通用的RSA加密体系,核心是靠“经典计算机分解两个大质数的乘积极难”这个数学基础,而肖尔算法确实可以让量子计算机以远快于经典计算机的速度完成大数分解,理论上可以攻破RSA,但首先,能运行肖尔算法攻破1024位RSA的量子计算机,需要至少几千个稳定的、可纠错的逻辑量子比特,而我们现在能做到的,是几百个噪声极大的物理量子比特,凑齐一个可纠错的逻辑量子比特都需要几十个甚至上百个物理量子比特做冗余,距离真正威胁现有加密体系还有非常远的距离;其次,现在抗量子加密的算法已经在研发和标准化了,等量子计算真的能攻破现有加密的时候,替代的加密体系大概率早就普及了,根本不会出现“一夜之间所有信息都不安全”的戏剧化场景。
适合谁读
首先是和我一样,经常在新闻里看到量子计算相关的消息,但对这个领域没有系统认知,不想被营销号和夸张报道牵着走的普通读者;其次是计算机、物理相关专业的低年级学生,这本书可以帮你在啃专业教材之前,先建立对整个领域的全局认知,不至于一开始就被公式劝退;还有科技行业的从业者、投资人,这本书能帮你建立对量子计算发展阶段的基本判断,不至于被创业项目的PPT忽悠,把还在实验室阶段的技术当成马上能落地的生意;最后是所有对前沿科技有好奇心,愿意花几个小时了解一下未来可能改变世界的技术到底是什么的人,这本书的门槛足够低,认真读都能读懂。
不适合谁读
如果你是已经有量子物理或者量子计算专业基础的读者,这本书对你来说太浅了,里面几乎没有涉及复杂的算法推导和硬件技术细节,读起来会觉得太入门;如果你想从这本书里找到“量子计算怎么改变我的生活”“怎么投资量子计算相关的机会”这类实用性的内容,也会失望,因为作者根本不会给你画这类大饼;另外,如果你就是喜欢看把量子力学和心灵感应、人生哲理扯在一起的“量子玄学”内容,这本书也不适合你,作者全程都在把量子计算往实了讲,半点都不沾玄幻的边。
结尾
读完这本书最大的收获,其实不是记住了多少量子计算的概念,而是获得了一种面对前沿技术的平稳心态。之前总觉得离我们很远的未来技术,要么是马上要颠覆生活的洪水猛兽,要么是和普通人没关系的实验室玩具,但这本书让我意识到,技术的发展从来都是一步一步走的,从科学原理的突破到真正落地改变生活,中间要走几十年甚至上百年的路,我们不需要神化它,也不需要害怕它。作为普通人,我们不用去弄懂那些复杂的公式,只要对技术的真实边界有个基本的认知,不被忽悠,不凑热闹,看着它一步一步往前走,就已经是在参与这个技术改变世界的过程了。
FAQ
问题1:我高中物理都没学好,真的能读懂这本书吗?
完全可以。整本书没有出现任何需要高等数学知识的公式,所有的物理概念都用了日常的比喻来解释,作者的写作目标就是让完全没有理工背景的读者也能读懂,只要你有基本的阅读耐心,就不会有阅读障碍。
问题2:这本书里讲的内容会不会已经过时了?毕竟量子计算发展这么快。
不会。这本书讲的都是量子计算最基础的原理、发展阶段的基本判断,以及核心的技术逻辑,这些内容不会因为最近几年的硬件迭代就过时;反而书里对NISQ阶段的判断,到现在依然是行业的共识,没有出现大的偏差。
问题3:读这本书需要先懂量子力学吗?
不需要。书里涉及到的量子力学相关概念,比如叠加态、纠缠、测量,作者都在对应的章节里做了最通俗的解释,你不需要提前有任何量子力学的知识储备,顺着读就能理解。
问题4:读完这本书我能搞懂量子计算的算法逻辑吗?
你能理解量子算法和经典算法的核心差异,知道最有名的肖尔算法、格罗弗算法分别能解决什么问题、优势在哪,但你不会学到怎么写量子算法的代码,也不会看到复杂的算法推导——毕竟这只是一本入门通俗读物,不是编程教材。如果想深入学算法,读完这本之后再去找专业教材,门槛会低很多。
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