書名：量子電腦與量子網路 Quantum Computing — How it works, and Why It Could Change The World
作者：阿米特．卡特瓦拉 Amit Katwala
譯者：翁尚均
會買這本書的緣起除了看過同系列的「加密貨幣的政治與經濟」，還有一個原因是想購買量子電腦相關公司的股票，找資料時看到張慶瑞教授主講的「量子電腦霸權已經降臨？」講座。
雖然是2019年錄製的，但是對於一般民眾來說都還是很前沿的知識。
人類可能從來都不是完全分離的，而是糾纏在一起的社會元素，如同微觀世界的量子，人們也是同樣陷於集體糾纏的困境中。“
張慶瑞 推薦序《從古典世界進入量子世界》
張慶瑞教授為本書寫了推薦序。他指出熱學與力學的發展推進工業革命，電磁學和光學在半導體上的應用開啟數位世界，接下來的量子革命會帶來什麼新局面仍值得期待。量子電腦勝過古典電腦的一個特徵是「指數威力」將會在金融、製藥、氣候和化學等等領域獲得重大突破。以往社會科學的思維可能也都必須從傳統世界觀翻轉與重構了。
目前由於硬體發展跟不上軟體，所以很多量子計算理論仍無法付諸實驗，更遑論應用。就像人工智慧領域，理論在六零年代出現，卻等到一九九零年後硬體技術追趕上來才有了真正的進展。目前在硬體上仍有許多困難需要克服，例如超導量子位元需要保持在極低溫的環境，十分耗費設備和能源，導致更多的熱能洩漏又需要更強的冷卻來降溫，成為一個死循環。
量子演算法的領先國家是英國，量子通訊的領先者則是中國。中國一直在量子領域投入資源，自從2013年史諾登事件爆發後，更是引起官方和百度、阿里巴巴等電商巨頭對量子通訊的重視。2016年中國在戈壁沙漠將全世界第一枚量子衛星「墨子號」送上五百公里高的空中，隔年完成北京和上海兩千公里的量子連接，作為政府傳遞金融、軍事、國安訊息的通訊建設。同一年還和一直密切合作的奧地利科學家以墨子號進行距離七千六百公里的量子加密影音通話，創造新的紀錄。
最特別的是，我們可能以為量子密鑰傳輸的特點是如果被攔截觀測到，疊加態會崩塌讓接收者知道該訊息已被偷窺，但科學家同時在開發另一種量子隱形傳輸，光子如果已經纏結了，一個在發送者端，一個在接收者端，其實可以不用傳輸任何數據，就透過纏結使光子進行記憶量子位元互動，達到真正牢不可破的通訊。
由於這個領域實在太重要了，所有國家都會擔心某個國家獲得量子霸權（這個詞彙由谷歌提出，但微軟和ＩＢＭ等公司都刻意將用詞淡化成量子優勢）也由於要做的研發太複雜、也太昂貴，很難有國家一支獨秀，況且資訊發達也很難隱藏，因此科學家都傾向把格局放大，各自在不同方向努力，全體合作而非像冷戰時期的對抗。
目前銀行和許多軍事加密都是使用RSA加密術，即所謂的非對稱加密術（公鑰加密術），一直到又指數增長威力的秀爾演算法出現之前都很安全，秀爾演算法依據量子力學的特性設計，異於傳統演算法只能遵循一組規則的限制，大幅提高正確解答的概率。秀爾(Peter Shor )將他的算法比喻成繞射光柵，將龐大的數字投入，而分解出的因數從另一端出來，而這樣的運算能力只有量子電腦才能勝任，而且數字越大優勢越明顯。
量子計算分成四個主要領域：演算法、硬體、軟體和技能。
演算法可分為主力演算法（workhorse）和特有演算法（purebred），後者和秀爾演算法一樣都是可以用指數級加速運算破解目前無法解決的問題，只是都需要具備數千或數萬量子位元的昂貴設備。而且沒有經過實驗的量子演算法理論無法證明是否真的能達到指數級躍升，谷歌因此有一個團隊和量子電腦團隊平行開發，試圖將傳統電腦優化到更強大來競爭。
因為缺乏能夠大規模精準製造量子位元的製造商，想要達成科學家宣稱的雙倍指數增長還十分遙不可及。微軟嘗試縮小硬體並且加固的方式來減少雜訊，芬蘭ＩＱＭ公司專注在改善時間閘，在量子位元退相干的極短時間內盡可能做更多的操作。
由於在硬體製造仍困難重重，我們可能在有生之年無法看到量子電腦普及，作者認為極其昂貴的量子電腦應用方面應該是在製藥、化學、金融方面，找出最佳材料和最佳資產配置方案，原子鐘和全球定位系統的精確計時、觀測人體微型磁場和查看地下道路狀況等等。
目前很多公司都投入研究量子電腦上層的編譯器和操作系統，微軟推出Q＃這種特殊編程語言，可以在離子阱量子電腦和傳統電腦的虛擬量子電腦運行，更支援微軟的拓撲量子位元，在這三個系統中切換。
其他的開源編程語言有谷歌的Cinq和IBM的Qiskit，希望能成為量子電腦的創世通關密語「Hello!World.」這一切都是朝著更簡化和普及的方向，未來的使用者甚至不會意識到自己在使用量子電腦，作者認為手機不會有量子晶片元件，而是透過雲端運算，選擇能夠處理的方式（超導、離子阱和模擬）處理好後回傳。
有了量子，我們就脫離了晶片製造商互別苗頭、爭相生產最佳硬體的時代；我們正處於真空管和機械閘的時代，研究人員都想知道自己正在嘗試的事是否可行。
頁137
卡特瓦拉直言量子優勢要再等上五年甚至五十年，除非出現顯著的技術突破。
然而科學家埃克特(Artur Ekert)卻坦言他不希望這樣的事情發生，他更期待出現一些新的物理定律導致無法造出量子電腦，他覺得那是更美好的局面。也有其他科學家表態雖然量子電腦可能顛覆醫學、讓人工智慧大躍進以及翻轉密碼學，但最珍貴的卻是量子電腦可能揭開宇宙的真相，這才是終極的秘密聖杯。
作者提到「高德納技術成熟曲線Gartner hype cycle」來解釋新技術的發展，一開始總是容易因為願景和理想而炒作到遠高於預期，引發失望而泡沫化，然後在投機者離場、群眾目光轉向時仍有默默耕耘的人穩步前進，最後又引起大眾注意而再次復興。這種情況在股票市場、加密貨幣中屢見不鮮。
許多對於量子電腦的恐懼其實也是不必要的，對此我抱持樂觀態度，十年前我們無法想像到現在手機功能遠超越十年前電腦，而且還更輕薄便攜。只要人類真心渴望，就能夠開啟往那個方向的世界線。
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