建道灵（Jonothan P. Dowling），图片来自lsu.edu

撰文 | 建道灵（Jonathan P. Dowling）

翻译 | 齐皓宇

责编 | 叶水送

自1994年以来，我一直密切参与着美国量子信息科学发展。我帮助组织了第一个以量子信息为主题的美国国防部讨论会（于1995年在Tucson举办）。从那之后，一直到1998年，我一直是国防部科研项目的评审人。之后的四年中，我继续以NASA喷气实验室科学家的身份参与这项工作。从2004年至今，我一边在路易斯州立大学任教（Geaux Tigers! [1])，一边参与政府部门的量子科技相关的评审工作。这本书以一个量子物理学家和国防部顾问的视角，基于我的回忆和详细的笔记，记录了我参与的近几十年美国量子计算领域发展的历史。

本书标题中的“杀手锏”指的是Shor的量子素数分解算法。它的威力足以使整个互联网的加密通信暴露无遗（你的信用卡号将不再安全）。然而只有建造量子计算机才可以运行这个算法。我把它称之为“薛定谔的杀手锏”，却不是Shor的杀手锏，是因为这个算法是建立在薛定谔提出的量子纠缠概念之上的。并且这个说法也会让人想起大名鼎鼎的薛定谔半死不活的猫。

不管是千亿美元的国际金融交易还是政府部门的机密通信，这些活动都会因为这个量子破译算法而变得脆弱不堪。因此，抢先建造出第一台量子计算机就尤为重要，因为这场竞赛的胜者将手握开启整个互联网大门的钥匙。由于我个人经历的原因，本书重点讲述美国政府，特别是美国国防部和其他对量子计算的破译能力十分关心的情报机构在这场竞赛中扮演的角色。

为了避免让我惹上不必要的麻烦（也为了不让我的朋友和同事感到绝望），但凡在本书中涉及到真实人物的时候（特别是那些在情报机关工作的人），我都只保留这些人的“名”（如果必要还会加上姓氏的首字母加以区分）。我对所有可能与事实不符的地方负全部责任。我是爱尔兰人，根据爱尔兰的传统，故事的真实性远没有其娱乐性和其寓意来的重要。（是的，我确实亲吻过布拉尼城堡的巧言石! [2]）

在本书中我还会讨论量子加密技术，由于这种技术就连量子计算机也无法破译，它是补救量子破译所能造成的的潜在威胁的唯一方法。虽然密码破译是我主要讨论的内容，我也会在本书中涉及那些尽管重要但可能相对有些”无聊“的量子应用，包括量子系统的模拟，时钟的同步，量子搜索引擎，还有量子感应和映像装置。（我还会告诉你们那些让我和很多其他人出丑的趣事。）

这本书是为了那些对量子物理和量子计算深感兴趣，但却没有任何高等数学或物理背景的人所准备的。因此我尽可能的用简单的类比去解释诸如量子纠缠、薛定谔的猫、贝尔不等式和量子计算复杂度这些比较艰深的概念。这样的话读者就不需要任何或只需要很少物理和数学方面的知识就可以理解这些概念。但是因为物理概念都是通过数学严格定义的，我知道我的这些类比不可能做到绝对准确。（我敢肯定因此我会遭到不少我的同僚们的抱怨，我在这里先给他们赔不是了）。

但是我向你们担保，我的这些类比在原理上是正确的，也正是这些背后的原理才是那些不在意技术细节的读者所真正感兴趣的。（对于量子物理学家们，我的这本书只要能博君一笑即可）。我也知道，我不可能让这两类观众都完全满意。最大化每个个体的满意度只会削弱他们彼此之间的交流，让所有个体都保持最低程度的不满意才是解决人类交流这个方程的最优解。这也是我写本书的目的。

我不会在本书中试图给出这个科学领域的完整综述，所以具体的信息和必要的技术性的解释都被放到书后作为注释。为了那些想进一步了解某些概念的读者，我会尽可能引用一些别人所作的，较为全面的参考文献。我向那些因被我提及而感到尴尬或者由于没被我提及而不满的同事们表达我的歉意。此处修改一下比尔博巴金斯在他111岁生日宴会上的发言再合适不过了："我对你们的提及太少了，你们值得我更多的引用” [3]。对那些因为自己的轶事没被我提及而感到不开心的人（我倒觉得更应该是松了一口气吧），希望你们可以从格劳乔·马克思的不朽名句中得到慰藉：“我不想加入任何一个竟能让我这种人加入的俱乐部”。

为了能给读者提供一些即时的智力上的满足，我尽可能多的在书后注释种附上相关的网页链接，这样点一下鼠标就可以看到更多的补充材料。当涉及到一些有用的图书内容的时候，如果它们可以直接在网上浏览，我都附上谷歌图书的链接。那些网上不能免费浏览的书目我会附上WorldCat的链接，里面有可以借阅该书的图书馆的信息。有时我也会引用维基百科，但是我会尽可能的只引用那些内容质量较高，不被频繁修改，中立并且合理的词条。

我由衷的感谢我的姐姐Elle Dowling，感谢她的超强的幽默感和她对本书提出的诸多宝贵意见。引用她在读到第一章中间的时候对我说的一句话来结束这篇前言：“你应该再了解这个道理不过了：为了把故事写得好笑，你总得担些风险”。

制版编辑|王乐佳