10月4日，三位量子信息科学领域的科学家获得了2022年诺贝尔物理学奖。

▲ 2022诺贝尔物理学奖获得者及颁奖理由

（来自诺贝尔奖官方）

物理学家Alain Aspect、理论和实验物理学家John F. Clauser和物理学家Anton Zeilinger获得该奖，以表彰他们为纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创性的量子信息科学所做出的贡献。

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为量子计算发展扫清道路

这次诺贝尔物理学奖颁给他们三人丝毫不让人意外，因为他们在2010年就曾共同获得过当年的沃尔夫物理学奖，当时的获奖理由与此次相似：

以表彰他们对量子物理学基础作出的重要的概念上和实验上的贡献，特别是使用纠缠量子态对贝尔不等式或其扩展形式进行一系列日益复杂的测试。

此次诺贝尔物理学奖候选人中他们呼声很高，作为量子信息科学领域的先驱，他们得奖是众望所归。

20世纪70年代开始，Alain Aspect, John F. Clauser和Anton Zeilinger三人就与其他科学家一起开始深入探索量子世界，历经30年，遭遇并克服了重重困难，用纠缠光子进行了突破性的实验。

1982年，Alain Aspect对光子的贝尔不等式测试推动解决了爱因斯坦和波尔之间关于量子力学的争论。John F. Clauser提出的CHSH不等式、第一个通过实现证明非局部量子纠缠的真实性、塑造的局部现实主义理论等都对量子力学基础做出了卓越的贡献。

以Anton Zeilinger为代表的物理学家们研究了处于纠缠态的光在在量子信息领域的研究。1997年他和自己的学生、现中国科学院院士潘建伟等人在《自然》上发表了关于实现量子隐传态的论文，成为量子信息实验领域的开山之作。后来我国的“墨子号”——世界首颗量子科学实验卫星和量子计算原型机“九章”，就是潘建伟院士领导研发的。

▲ 墨子号实验示意图

（来源中科院量子物理与量子信息研究部官网）

他们对量子纠缠的研究，最大的现实应用价值就在于推动现代量子信息技术的发展，特别是量子计算和量子通信。这也正是诺贝尔官方所提到的：

The results have cleared the way for new technology based upon quantum information.

（他们的研究）结果为基于量子信息的新技术清扫了道路。

量子计算在当下研究较为火热，不少我们熟知的领域都有它的身影。它在复杂度和性能上都击败了许多超级计算机，能够解决更复杂的问题，成为一种技术趋势。国外的谷歌、IBM、微软，国内的华为、百度、腾讯等科技巨头都已布局量子计算，各个新量子计算公司也获得惊人融资，可以说量子计算带来的市场不可估量。

▲ 8月25日百度发布的产业及量子超导计算机——乾始

（来源百度量子计算研究所官网）

如同许多颠覆性的技术一样，进入量子计算最好的时间一个是十年前，一个是今天。

这本在IBM待过20多年的技术领头人 罗伯特·S.苏托尔所著的《与量子比特共舞》，就充分地向我们勾勒出了量子计算的完全体，是一本入门量子计算的优选好书。

▲ 以IBM Q作示例的量子计算佳作

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IBM高级工程师：

是时候开始量子地思考了

罗伯特·S.苏托尔在信息技术行业工作了30多年，这期间20多年是在IBM研究院纽约实验室度过的。在那期间，他主要从事或领导符号计算、优化、人工智能、区块链和量子计算等方面的工作，曾担任IBM Q量子计算项目的领导者。在这个过程中，他看到了无数人因为“好奇”而被量子计算吸引，也看到了“量子云服务”有了无数的用户，见证和参与了大量量子计算机程序的编写。他认为：是时候停用经典的方式，开始量子地思考了！

相比于经典比特只有0或1的状态，是其补充和扩展的量子比特更有其他的叠加态，可以容纳更多的信息、进行更复杂的计算。而量子计算，就是利用量子信息单元的状态叠加特性，获得更高效率的计算方式。

著名的秀尔算法在因式分解上速度是经典分解算法的指数倍；格罗弗算法常用于搜索非结构化数据库或无序列表，它在查询复杂度问题上也是比经典算法有了平方级的提高——它们都是量子算法。

▲ 量子计算当前的一些应用探索（来源IBM官网）

正是量子计算性能上的优越，它在人工智能、金融、化学等需要处理大量数据的领域可以有较好的应用，对于许多及计算的性能提升有着不错的表现。同时，这种性能在破解密码方面表现优异，也加速了量子加密方面的研究。

▲ 我国量子计算原型机“九章”的优秀表现

（来源中科院官网）

当然，使用一本书就完完全全地讲明白量子计算是不太可能的，就像他在书中所言：

对于（量子计算）这一主题，仅用一本书是无法详尽介绍的。……本书的目标是让你做好准备，以便能更深入地探索量子计算的编程和应用。

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亚马逊评分4.6

入门量子计算优选好书

本书英文版在海外颇受欢迎，不少读者给出了很高的评价，认为它对于从事量子计算工作的人来说是非常重要的一本书。口语化的行文与易于理解的解释让读者有着非常好的阅读体验，简洁的内容把复杂的概念信息表达的毫不枯燥难懂，对大部分人都很友好。

▲ 美亚上读者对本书的评分

本书之所以备受欢迎，主要原因有以下4点：

顶级项目示例，让量子计算学习更轻松

因为写书时作者还领导着IBM量子计算项目，所以书中大量精彩的示例和故事都是来自该项目。

▲ IBM量子计算系统（来自IBM官网）

作者在书中坦言：要阅读本书，读者不必是一位物理学家，也无须事先了解量子力学。也就是说，本书是为零基础读者准备的，无论是对量子计算感兴趣的学生，还是从事该行业的工程师都可以无压力阅读。

本书前半部分是关于量子计算数学的基础内容，比如代数和几何，还有向量空间等多维度数学内容。但它们没有以复杂而严格的“定义－定理－证明”的形式出现——这种一看就头大。他更想做的是把这些内容蕴含的思想呈现给读者，让读者理解这些思想之间的关系，而不是用严谨的形式推导所有结果。

后半部分则涵盖量子计算工作机制的核心，在认识单个和多个量子比特之后，用它们创建线路并实现算法。当然，这部分还会涉及到一些新的数学和物理知识，比如张量、叠加、量子比特的向量表示等内容。最后介绍构建量子计算机的必要知识，并对量子计算的未来进行展望。

当然，为了让读者更容易理解，在阐述时他用的是简洁、口语化的语言，部分示例也是更贴近生活的内容。这正是作者被广大读者所推崇的地方：用通俗简单的话解释清楚复杂的算法知识。

我很高兴曾参加过Bob Sutor的演讲，发现他的口头解释非常出色。但他的书面解释甚至更好！因为他可以从普通大学生都能理解的量子计算基础开始讲起……

▲ 读者对作者的通俗易懂的行文评价

比如生活中随处可见的开关和不少人喜爱的棒球运动。

▲ 书中用于解释经典比特的开关示意图

▲ 书中用于解释人工智能中的量子计算的棒球比赛数据

精彩思考题，更系统化理解量子计算

当然，简洁阐述还不够，为了帮助读者更系统地理解量子计算相关知识，作者对书中所有的重点知识进行了特殊标记。这些提炼出来的内容大大减少了读者的阅读和理解困难，从而提高学习效率。

同时，作者几乎在每个章节都设置了思考题，这些题目有些答案就在问题之下，作者与读者共同探讨；有些则没有给出答案，留给读者自行思考。在学习与尝试解答这些问题的过程中，读者可以扩展思路、深化理解对应的知识点。

▲ 书中思考题示例

这些章节设置可以帮助读者更轻松而有效地理解书本内容，并进行针对性的巩固。

特选参考资料，为量子计算学习指导方向

就像作者在书中提到的：

我的另一个目标是让读者做好准备，以便进一步阅读有关量子计算的更高阶材料，而读者在阅读那些更高阶的材料时还可能会回到本书来帮助自己理解某些核心主题。

为了这一目标，在讲解一些重要的知识点时，他都会给出一个“了解更多”的栏目，提供简练的信息指导读者该如何学习它们的进阶知识，并在章节最后给出详细的参考资料——这部分参考资料对于想要获取进阶技能的读者来说非常重要。

▲ 作者指引读者如何获取进阶知识

而且，量子计算作为当下的一个趋势，作者用了一整个章节从生态系统和社区建设、应用和策略、软硬件等多方面来讨论它在未来的应用。这章节的内容来自作者数十年在量子计算领域的探索和实践，是非常宝贵的经验预测，对有志于在量子计算领域发展的读者有非常强的指导意义，

▲ 书中关于量子计算未来的章节概览

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量子计算需要更多的年轻人

如今年的诺贝尔物理学奖得主Anton Zeilinger所言：

这个奖项是对年轻人的鼓励——如果没有多年来与我合作的100多名年轻人，获得这个奖项是不可能的。

量子计算同样需要更多的年轻人。

罗伯特·S.苏托尔的这本低阅读门槛、高质量内容、包含新技术应用《与量子比特共舞》就是这样一本适合入门量子计算的优选好书！年轻人，该行动了！

▲ 美亚4.6分的入门量子计算好书