量子信息的显学、玄学和科学|姬扬

2022-05-16 08:36:40

由潘建伟院士作序,朱清时、周忠和、包信和、窦贤康、杨金龙、杜江峰共七位院士联袂推荐的一本书!量子信息是显学,在科学界和科学传播媒体及受众里都是如此。量子信息是量子力学在信息科学中的应用,是最近十几年来国际科学界关注的一个研究热点,更是国内新闻媒体和广大群众关心的一个新闻热点。多年以来,潘建伟老师领导的研究团队在这个领域深耕细作,连续不断地推出优秀的科学成果,不仅仅是发表在《自然》《科学》《物理学评论快报》这样国际学术顶刊上,还多次入选各色各样的国际和国内的科学年度十大进展,“京沪干线”量子通信骨干网络和“墨子号”量子通信卫星更是全球瞩目,早已成为普通人也耳熟能详的科技术语。然而,量子信息又是玄学,特别是在新闻媒体和科普介绍里。量子力学研究的是微观世界里的现象和规律,而我们普通人更熟悉的是宏观世界的物体和经验,两者的差别是巨大的:一个原子的大小只有一个人的高度的100亿分之一,即使相比于我们通常说的“细若毛发”,也还有1000万倍的差距。再加上我们现在的中学教育对相关知识的介绍少之又少(即使大学里也只有少数专业有更为详细的教学),我们普通人很难理解量子力学,更别说量子力学在信息科学中的应用了。一些科技新闻的记者本身也不太懂,只能当传声筒,而这种社会关注的热点问题,总是需要有东西填充的,所以经常会看到一些奇葩的宣传,甚至有“遇事不决,量子力学”的说法。其实,量子信息是科学。100多年前的量子力学革命改变了我们对世界的根本认识,对量子力学的哲学思考就孕育了量子信息的萌芽。1960年代和1970年代的一些研究奠定了量子信息的科学基础,1970年代和1980年代的一些实验进展让人们看到了量子信息在现实世界中应用的可能性。经过1990年代的一些新的突破,才在新世纪开启的时候逐渐迎来了显学和玄学的新时代。关于这些情况的介绍,其实早就已经有了,但是并没有流行开;或者是不够通俗,内容太理论化了,看懂的人不多;或者是缺乏科学性,听着玄乎乎的,甚至是“以己昏昏,使人昭昭”。袁岚峰的科普新作《量子信息简话》很好地协调了通俗性和科普性并重这个难题,深入浅出地介绍了关于量子信息的科学和科普的困难问题。从量子究竟是什么到量子能够做什么开始讲起,这是普通人最感兴趣也最容易理解的部分,然后是量子力学的“三大奥义”(也就是基本原理),接着再讲量子计算和量子通信,正如图书简介里所说的符合“普通人的认知角度……不仅保持了科学的严谨性,而且实现了很高的趣味性”,还提供了相关的信息帮助你了解更多细节(如果你愿意的话),读完以后让你能够得到量子信息这个领域的整体图像,进而做出自己的判断。当然,从广义上来讲,量子信息里面也有政治学。“政治就是把自己的人搞的多多的,把敌人搞的少少的。”科学是愚昧的敌人,科普就是宣传科学、揭露愚昧。科普是传播科学的重要方式。科普很重要,不仅是目标重要,手段也很重要。科普不是生拉硬拽,而是要把道理讲明白,要以理服人,以德服人。量子信息因为涉及量子力学,有一定的认知门槛,因为是热点话题,吸引了很多注意力,有时候会有很大的争论。争辩激烈的时候,“民科”“官科”的帽子满天飞,甚至还有更刺激的说法。其实并没有这个必要,兼听则明,了解多方面的情况,每个人都可以做自己的判断。袁岚峰是理学博士,当年研究的是量子化学,对量子力学的理解很深刻,这是他做好这件事的一个基础;他热心科普,希望让更多的人了解更多的科学知识,而且有多年的上网经历,表达能力很强,这是他做好这件事的另一个基础;他长期在中国科学技术大学学习和工作,与这个领域的很多研究人员是师生、同事和朋友的关系,有很多第一手的信息,有很多专家可以直接咨询,这是他做好这件事的又一个基础。其实,这本书是他过去六七年里在各种场合介绍量子信息的文字、讲话和访谈的结果,积数年之功,绝非一蹴而就。这本书的优点很多,除了刚才提到的以外,还采用了很多图片,容易吸引眼球;把通俗讲解和专业知识的部分用不同颜色分开,便于读者根据自己的兴趣做选择;观点和理念鲜明,不刻意模糊自己的立场,明确科普的任务是反映学术界的主流观点,认为挑战主流应该是在专业期刊上进行。但是也有一些缺点。现在这本书是硬壳精装,我觉得不太符合科学普及的初心:分量有些重,拿着不舒服;价钱有点贵,掏钱要谨慎。我听说第一次印刷已经售罄,第二次印刷业已上市,我希望能早出平装本,让更多的人接触。还有一个就是科学和传播方面介绍得比较多,而技术和工程上的困难讲得比较少:毕竟这只是一本篇幅有限的科普书,需要抓主要矛盾,但是我希望将来的版本里会增添一些这方面的内容。跟量子力学有关的俗话有许多,我们或多或少都听说过一些。有的有些道理,有的并没有道理。比如说,“量子力学,量力而学”,仿佛量子力学很难的样子,其实只要我们保持平常心,放弃宏观世界里养成的执念,就会发现量子力学很简单,很美也很实用。“量子你永远也搞不懂,但是你会习惯它”,我觉得,袁岚峰的科普新作《量子信息简话》确实可以帮助你了解量子力学,知道它讲的是什么,应该怎么用,就可以帮助你了解量子信息,帮助你习惯量子力学。本书从普通读者的视角出发,先介绍量子是什么以及较为容易理解的量子精密测量,然后讲述量子力学的“三大奥义”,再介绍量子计算和量子通信,不仅保持了科学的严谨性,而且实现了很高的趣味性,让读者了解量子信息的大图景。针对公众对量子信息的常见误解或者质疑,给出明确的答复,帮助公众跳出“伪科学”和无底线商业宣传陷阱。有典故,有历史,有文学,有感悟,有“爱情”,有“别离”,有战略,有调侃……房屋装修知识