序五

受张庆瑞教授邀请为其《量子大趋势》一书中做序，深感荣幸，能“抢鲜”拜读新作，受益良多。近些年，“量子”题材的书籍、文作随着量子热潮层出不穷。拿到《量子大趋势》，我花了两个晚上可谓一气读完，酣畅淋漓同时诸多感同身受。

从20世纪初量子力学的提出，特别是1927年第五届索尔维会议奠定量子科学的思想逻辑，距今已近百年，期间涌现了普朗克、爱因斯坦、波尔、薛定谔、海森堡等一大批杰出的物理学家。张教授用故事叙述的方式串起了一条清晰的量子科学发展时间纵轴，演绎了大师们的骈肩纠缠。2022年诺贝尔物理学众望所归，颁发给了量子信息领域的三位科学家阿兰·阿斯佩（Alan Aspect）、约翰·弗朗西斯·克劳泽（John F.Clauser）和安东·塞林格（Anton Zeilinger）。他们通过光子纠缠实验确定贝尔不等式在量子世界中不成立，否定了爱因斯坦对量子力学的否定，为这场百年“纠缠”画上了一个漂亮的休止符，也预示着量子信息科学打开了新篇章。

与此同时，全球产业界已悄然掀起了“第二次量子科技革命”，第五次工业革命初见端倪，张教授认为“量子霸权已经降临”。相比科学研究，张教授把量子产业变革作为本书开篇的第一部分，充分彰显了教授对量子技术发展的敏锐洞察和深刻理解。从美国、中国、加拿大、欧盟国家、日本、韩国、澳大利亚、以色列等各国家的量子科技竞相角逐，到谷歌、IBM、英特尔、微软、霍尼韦尔、Rigetti、IonQ、本源量子、国盾量子、国仪量子等科技巨头、科技新贵的量子优势竞争，张教授勾勒出了一张世界格局的横轴网络，大家都越来越清楚“未来世界霸权会因量子科技而重新分配与洗牌”的大趋势。由于量子计算是未来颠覆性变革的重要机会，除了原有科技大国全力推动量子计算希望带动新兴产业的未来，许多新兴国家与企业也希望能趁此良机“换道超车”，纷纷投入量子竞赛中。

作为一名师者，张教授在本书中浅显易懂地表达出“高深莫测”的量子知识，这是第一个亮点，如把光谱比喻成物质的指纹；用煮速冻水饺的程序来说明什么是算法；介绍深奥的Deutsch-Jozsa 算法时，用经典球售货机的原理来帮助理解；用“地穴中的周期时钟”来解释神奇的量子傅里叶变换找寻周期的逻辑，等等。这些亮点满负着张教授多年的思索精华，我想以后在向普罗大众介绍“量子”时，也定会用上这些有趣而实用的事例。本书最后一个篇章，谈及量子教育的问题，张教授从幼儿启蒙教育，到Q12教育和大学教育，再到职业教育，与时俱进用“时髦”的童话故事、科幻电影、量子游戏等形式解读和推广量子知识，令人耳目一新。

《量子大趋势》中张教授不拘泥于对量子科学知识的过多解释，而把更多的笔墨用来普及量子产业技术认知推广，这是第二个亮点。比如，写到量子计算机的部分，张教授展开解释了实现量子计算的各种技术途径：超导体回路、离子阱与冷原子、光子、硅基量子比特、拓扑量子、金刚石NV色心、核磁共振等，以及开展对应技术的代表性团队，让读者们有更为直观的了解。我们知道，“第二次量子科技革命”最大的特点就是人类开始试图用各种几乎趋尽极限的技术去操控微观粒子，比如在介绍量子计算机如何构建的章节中，张教授重点介绍了低温（极低温）电子学、电路量子电动力学（cQED），以及量子电子设计自动化设计（QEDA）。这些工程化技术的阐述在量子科普读本中难能可贵，“量子科技已经由研究转化为工程阶段，亟须大量工程师参与开发工作”。

本书的还有一个亮点，就是张教授在文中多处鲜明表达着量子技术革命给予中国一次“换道超车”机遇的观点，要有“八百科技铁骑”突破全球科技封锁，再建量子时代的“汉唐盛世”的豪情，这让身为中国第一代量子拓荒者的我们热血沸腾、倍感鼓舞，诚如当前学界、产业界形容的，量子技术是数百年来中国在科技领域中鲜有的能从原点起去参与国际竞争的赛道。每一个量子科技工作者都要有“为国守赛道”的担当。张教授在文中多次提及本源量子开展的工作，给予肯定的同时也寄于期望，让我们感受着任重道远的责任。量子计算被喻为“信息领域的核武器”，本源量子创始人郭光灿院士在创始之初就对团队提出，要秉承科大人“两弹一星”的精神，自主可控地把量子计算机制造出来并服务人类，牢牢地咬住国际最强团队。在此共勉。

最后，很喜欢张庆瑞教授为每个篇章自赋诗词，展现了教授深厚的国学造诣。如特别用汉字“金、木、水、火、土”构建的汉字矩阵，惊为天人。相信广大读者们看到《量子大趋势》时，定会喜不自禁、如获至宝。

张辉
本源量子计算科技有限责任公司总经理
郭国平
中国科学技术大学教授、本源量子首席科学家
2022年12月于合肥