【好书推荐】北大吴飙教授的《简明量子力学》教材正式出版啦
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这是一本量子力学的入门书，任何具有高中物理和数学水平的人都可以读懂。如果你已经学过量子力学，书中对量子纠缠，量子测量的介绍或许会让你耳目一新。本书对量子计算和量子通信进行了简明扼要的介绍，阐述了为什么经典计算机是量子计算机的特例，为什么量子通信永远也不会取代经典通信。
内容简介
本书是北京大学公选课教材，试图向学生（包括文科生）严肃而又通俗地介绍量子力学。通俗即向尽可能多的人讲述和展示量子力学的美妙和神奇；严肃即意味着用数学来描述量子力学中*深刻的结果，而不只是文字叙述。为了平衡这两点，我假定读者都熟悉高中的数学知识。对于任何超越高中水平的数学，比如矩阵，线性空间等，我将按照需要多少讲解多少的方式介绍，适可而止不过分深入。这些超越高中水平的数学也不难，只要读者有毅力和耐心去做简单的练习，就很快会熟悉和掌握。没有练习就没有理解。量子力学启蒙于1900 年，由普朗克揭开了它*层神秘的面纱，其基本框架完成于1926 年，那年薛定谔写下了他不朽的方程。在这 26 年时间里，伟大的量子之父们用他们卓越的智慧，非凡的想象和不懈的努力将人类带入了神奇的量子世界并酝酿了一场翻天覆地的技术革命。
本书将先简单描述量子力学的发展历史，介绍这些量子之父和他们传奇的事迹。然后我将介绍那个神奇的量子世界：不可思议的量子态，量子全同性，线性叠加，量子纠缠，贝尔不等式，量子能级，薛定谔猫和多世界理论等。为了和经典物理比较，我将在介绍量子力学之前介绍经典力学。在本书最后，我将简要介绍量子计算机和量子通信。
作者介绍
吴飙，北京大学量子材料科学中心教授。1992年获北京师范大学学士学位；1995年在中国科学院研究生院(现中国科学院大学)获硕士学位；2001年在美国德州大学奥斯汀分校 (University of Texas at Austin) 获博士学位 。2001年到2004年在美国橡树岭国家实验室 (Oak Ridge National Lab) 从事博士后研究；2004年任中科院物理所研究员。2007年获首届香港大学崔琦奖 (D. Tsui Fellowship)；2008年获国家杰出青年基金。2010年到北京大学工作。2014年被聘为长江学者特聘教授。从事凝聚态物理的理论研究，主要方向有超冷原子气、量子热化、量子算法、几何相位和非线性动力学等。
书籍目录
第一章 什么是量子？
第二章 量子力学简史
2.1 量子的诞生
2.2 艰难起步
2.3 氢原子
2.4 危机四伏
2.5 绝对的相同
2.6 原来是矩阵
2.7 粒子是波，波是粒子
2.8 回味
第三章 经典力学和旧量子理论
3.1 自由落体
3.2 相空间
3.3 速度和加速度的微分表达
3.4 简谐振子
3.5 旧量子理论
第四章 复数和线性代数
4.1 复数
4.2 线性代数
4.2.1 线性空间
4.2.2 希尔伯特空间
4.2.3 矩阵
4.2.4 本征态和本征值
4.2.5 直积空间
第五章 迈入量子之门
5.1 施特恩?C 格拉赫实验
5.2 自旋
5.3 量子态和它的概率内涵
5.4 可观测量和算符
5.5 任意方向的自旋
5.6 量子力学的基本原则
第六章 量子动力学
6.1 薛定谔方程
6.2 波函数
6.3 哈密顿算符和幺正演化
6.4 量子能级和本征波函数
6.5 态叠加原理和不可克隆定理
6.6 双缝干涉
第七章 量子纠缠和贝尔不等式
7.1 双自旋
7.2 量子纠缠
7.2.1 贝尔不等式
7.2.2 自我的缺失
第八章 量子测量
8.1 不确定性关系
8.2 波包塌缩
8.3 多世界理论和薛定谔猫
8.4 费曼的疏忽
第九章 量子计算
9.1 经典计算机
9.1.1 基本框架
9.1.2 不能承受之量子
9.2 量子计算机
9.3 量子计算机的特例—— 可逆经典计算机
9.4 量子计算机到底有多强大
9.5 难于上青天
第十章 量子通信
10.1 光子的偏振和量子信道
10.2 量子隐形传态
10.3 经典加密
10.4 量子加密
10.5 未来的量子技术
微课程视频目录
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什么是量子？
简要介绍量子力学的基本特征以及量子力学给人类带来的革命性技术，包括以计算机芯片为代表的量子隐性技术和以量子计算机为代表的量子显性技术。课程特别提醒大众，现在市场上有太多打着“量子”招牌的而无量子之实的产品。
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量子力学简史
从1900年普朗克推开量子力学的大门开始，包括爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔在内的众多物理学家在实验的推动下，利用自己的天才和勤奋，经过大约四分之一世纪的努力，终于在1926年建立了一门崭新的物理理论，量子力学。这是一段充满传奇英雄和故事的令人心潮澎湃的历史，其中的每个人物都值得我们世代去颂扬，每个突破都值得我们去细细回味。他们和他们的科学超越国界，属于我们整个人类。
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经典力学和旧量子理论
以自由落体和简谐振子为例简要回顾经典力学，并引入相空间和哈密顿量的概念。在介绍过程中，本讲特别强调了一些经典力学中显而易见的特征，比如一个粒子可以同时具有确定的位置和动量，以便和后面介绍的量子力学形成对比。本讲最后利用相空间概念介绍了玻尔和索末菲的旧量子理论。
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量子力学必须的数学（复数和线性代数）（一）
这一讲和下一讲主要介绍量子力学需要的数学知识，复数和线性代数。这一讲主要介绍复数和希尔伯特空间，以及最简单的矩阵知识。强调了希尔伯特空间和大家熟悉的二维三维实空间之间的联系，同时阐述了矩阵乘法不可交换的几何意义。
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量子力学必需的数学（线性代数）（二）
这一讲继续介绍量子力学需要的数学知识，主要讲授矩阵的知识，各种不同类型的矩阵，特别是酉矩阵和它们的本征值和本征态。
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迈入量子力学之门
本讲利用斯特恩-盖拉赫实验以及自旋介绍量子力学的基本框架：（1）量子态是希尔伯特空间中的矢量；（2）可观测量用算符或矩阵表示；（3）测量结果是几率性。其中特别强调了量子力学中的几率是本质的，和经典力学或日常生活中的几率有本质区别。最后将量子力学和经典力学进行了直接的比较。
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量子动力学和态叠加原
本讲简要介绍量子动力学方程，薛定谔方程；以及相关的概念和知识。特别解释了为什么薛定谔方程中的波函数也是希尔伯特空间中的一个向量，波函数和物体的大小之间的联系。最后介绍态叠加原理和量子不可克隆定理等。
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量子干涉和量子纠缠态
本讲继续介绍态叠加原理，以及它的直接后果，量子干涉。强调量子干涉是单粒子效应，是粒子和自己发生干涉，这和经典波的干涉不同。最后利用双自旋体系介绍量子复合体系的希尔伯特空间和算符，量子纠缠态，并证明贝尔不等式。
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量子纠缠和贝尔不等式
本讲详细回顾上一讲介绍的量子纠缠和贝尔不等式，然后讲解为什么量子纠缠态会违反贝尔不等式，并举例说明经典的超距关联不会违反贝尔不等式。最后解释为什么贝尔不等式否定了隐变量理论。
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量子纠缠和海森堡不确定性关系
本讲重点介绍量子纠缠的另一个重要特征：单个粒子的自我缺失。然后利用自旋讲解海森堡不确定性关系，强调不确定性关系和测量对被测物体不可避免的扰动是没有联系的。
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量子测量之波包塌缩、多世界解释及薛定谔猫
本讲讨论量子力学中最富争议的话题：量子测量会导致波包塌缩吗？按照根本哈根理论，答案是会。但是当有两个以上观测者的时候，波包塌缩会导致逻辑上的矛盾。随后以薛定谔猫为例介绍量子测量的多世界解释。多世界理论在逻辑上是完全自洽的：无论有多少个观测者都不会导致逻辑矛盾。最后重新回顾量子干涉，讨论量子测量对干涉的影响。
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量子测量之再谈双缝干涉和走进量子计算
本讲通过将斯特恩-盖拉赫实验和双缝干涉实验结合，讨论量子测量对干涉的影响，并指出量子测量的实质是量子纠缠，量子测量可以不涉及“经典仪器”。然后在此基础上回顾上一讲介绍的多世界理论。这一讲的最后部分开始介绍量子信息：和经典信息对比，并解释经典计算机为什么不能有效模拟量子系统。
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量子计算机到底有多强大
本讲先回顾上一讲介绍的量子计算知识，然后解释为什么经典计算机总是没有量子计算机强大。但是这并不意味量子计算机在任何问题上都比经典计算机强大。事实上，在很多问题上迄今人们还没有找到比经典算法更强大的量子算法。本讲最后开始介绍量子通信，特别是量子隐形传态。
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量子通信
本讲先补充量子计算方面的知识，指出经典计算机原则上可以是可逆的。然后回顾上一讲介绍的量子通信，最后介绍如何利用量子隐形传态按照BB84方案进行密钥分配。在这之前会简单介绍经典加密。
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