在量子技术被广泛关注的当下,本书旨在为广大读者提供一本通俗易懂、全面介绍量子技术原理、开发及应用的科普读物。
本书首先介绍了什么是量子、量子行为、量子技术及其应用领域。之后介绍了量子信息处理和量子加密通信,阐述了量子计算机、量子通信的基本原理以及当前的发展现状,量子计算机的实现方法和应用领域。在此基础上又介绍了激光、X射线、软X射线、硬X射线等的概念、产生原理以及实际应用等。在量子成像与量子传感方面,介绍了其基本原理以及如何实现更小微观世界的观察、电子显微镜、荧光成像与荧光分析、量子点成像、量子传感器、量子观测等。在基于自旋电子学的光应用技术方面,介绍了石墨烯等量子点的制造方法及其在量子点薄膜及量子点显示器等产品的开发和应用,以及量子点技术在太阳能电池中的应用,以提高太阳能电池的能量转换效率。另外,还介绍了量子自旋电子学的基本原理及其在新一代存储器中的应用。最后,本书介绍了量子技术的创新与未来展望,以及日本量子技术的发展现状。
本书是一本难得的关于量子技术的科技著作,为广大从事自然科学研究的科技工作者以及科技爱好者提供了通俗易懂、内容全面、理论深入的参考。通过本书的学习,读者可以快速了解量子技术的全貌,从理论上理解量子技术的产生机理,了解量子技术的实际应用现状,从而为技术创新提供具有启发性的方向和路径。

在探索现代物理学的奥秘中，量子技术以其独特的魅力和巨大的潜力吸引了无数科学家的目光。本书旨在以最简洁的方式，通过图文并茂的形式，向您介绍量子技术的基本原理。无需深奥的数学公式，也不需要复杂的物理背景，我们将一步步揭开量子世界的神秘面纱。

在当今科技飞速发展的时代，量子技术作为前沿科技的代表之一，正逐渐渗透到我们生活的方方面面。然而，对于大多数读者而言，量子技术的复杂性和抽象性往往让人望而却步。因此，一本通俗易懂、全面介绍量子技术原理、开发及应用的科普读物显得尤为重要。
本书正是这样一本优秀的作品。它首先从基础概念入手，介绍了什么是量子、量子行为以及量子技术的基本应用领域。通过生动的语言和形象的比喻，让读者能够轻松理解这些看似高深莫测的概念。
在深入探讨量子信息处理和量子加密通信方面，本书详细阐述了量子计算机和量子通信的基本原理，并结合当前发展现状，为读者描绘了一幅清晰的量子技术发展蓝图。同时，本书还探讨了量子计算机的实现方法及其在各领域的应用前景，让读者对量子技术的潜力有了更深刻的认识。
此外，本书还涵盖了激光、X射线等光学与量子点技术的基本知识，以及量子成像与量子传感的原理和应用。通过对这些内容的详细介绍，读者可以了解到量子技术在医学、材料科学、能源等领域的广泛应用。
特别值得一提的是，本书还介绍了基于自旋电子学的光应用技术，包括石墨烯等量子点的制造方法及其在量子点薄膜、量子点显示器等产品的开发和应用。这些内容不仅展示了量子技术的最新研究成果，也为未来的科技发展提供了无限可能。
最后，本书对量子技术的创新与未来展望进行了深入探讨，并结合日本量子技术的发展现状，为读者呈现了一个更加全面的量子技术世界。
总之，本书是一本不可多得的量子技术科普读物。它以通俗易懂的语言、生动有趣的案例和深入浅出的分析，带领读者走进了神秘而又充满魅力的量子世界。无论你是对量子技术感兴趣的普通读者，还是从事相关研究的专业人士，都能从中获益匪浅。强烈推荐给所有对量子技术感兴趣的朋友们！

原 书 前 言
21世纪,对人类来说是一个怎样的世纪?何时会出现彻底改变日常生活的发明和发现呢?
爱因斯坦曾提出质量可以转化为能量,这一理论的发展导致了原子能的发现。但遗憾的是,在原子能得到和平利用之前,却诞生了原子弹。曾经用于报文加密和解密的计算机,在20世纪取得了巨大的发展,并演变成了今天的计算机。如今,在量子技术领域,也相继出现了可以与这些伟大发现相提并论的重要发明和发现。
量子力学预言了一个超常的奇妙世界,爱因斯坦也因此终生都在怀疑这个理论。如今,随着理论的系统化,量子力学逐渐发展成为能够解开宇宙和世界奥秘的重要理论。实际上,我们已经在使用通过量子特性而显著提高性能的设备,如大容量硬盘构成的存储机构以及DVD播放器中的激光器等。由于纳米尺寸是量子世界的尺度,因此前所未有的纳米尺寸的工业化应用正在进行,包括极小尺寸的器件、分子水平的标记和纳米尺寸的加工等。
量子技术的应用范围非常广泛,几乎涵盖所有行业,其中很多都与尖端产业、下一代产业有关。作为给下一代显示器、高效太阳能电池带来突破的新技术,量子技术被应用于产出新材料的传感器和分析仪器中。在生命科学领域,作为实时观察蛋白质运动的标记和高性能显微镜的基础技术应用正在进行中。此外,利用电子自旋呈现量子特性的应用物理学新世界也正在徐徐拉开发展的帷幕。
在这些量子技术中,最受人们关注的是量子计算机。性能远远超过超级计算机的量子计算机正在成为现实。量子计算机的出现将极大地改变人工智能的性能和计算机的安全性水平。
许多发达国家都在大力推进量子技术,这是因为量子技术被认为是21世纪带来财富和幸福的基础技术。在这些发达国家中,利用量子技术的半导体、基于量子计算的运算装置和下一代存储器等研究正在举国上下进行。本书全面介绍了量子技术的现状和未来前景,让我们一起来看看这些量子技术中可能出现的21世纪的发明和发现吧!
若狭直道
2020年11月

若狭直道，科普作家，数据科学家。大学所学的专业是量子化学，曾著有《数据挖掘的基本原理与机制》《Excel VBA编程手法（精通篇）》（以上均由秀和株式会社出版）等图书。

目录
译者序
原书前言
第1章将为未来社会奠定基础的技术
1-1巨大变革的时代
1-2什么是量子,位于何处,以及我们如何进行理解
1-3量子技术
1-4量子技术的应用领域
第2章量子信息处理、量子加密通信
2-1利用量子特性的技术
2-2量子传输
2-3量子计算机
2-4梦想中的量子计算机
2-5量子计算机的开发
2-6退火方式和门控方式
2-7使用来自云端的量子计算机
2-8量子计算机的应用领域
2-9量子比特的制备方法
2-10量子计算机开发的竞争
2-11当前的量子计算机
2-12量子计算机对组合问题的求解
2-13RSA加密体系
2-14量子通信
2-15绝对安全的量子加密通信
第3章量子束
3-1能量的最小单位
3-2电子在量化能级上的跃迁
3-3什么是激光
3-4未来武器
3-5激光在工业领域的应用
3-6CPS型激光加工
3-7多光子吸收的应用
3-8超短脉冲激光
3-9激光在医疗领域的应用
3-10半导体的激光制造
3-11激光与半导体产业
3-12X射线、软X射线
3-13用于微小物体观测的波长更短的光
3-14除激光和X射线外的量子束
3-15日本的量子束研究设施
3-16新一代同步辐射设施
第4章量子成像与量子传感
4-1量子成像与量子传感
4-2更小微观世界的观察
4-3从水母开始
4-4荧光成像与荧光分析
4-5分子成像设备
4-6in vitro成像与in vivo成像
4-7突出单分子的标记(荧光探针)
4-8合成材料
4-9量子点成像
4-10纳米钻石NV中心
4-11钻石量子传感器
4-12纳米传感器
4-13光栅钟
第5章基于自旋电子学的光应用技术
5-1量子点的能量
5-2量子点的制造方法
5-3石墨烯量子点
5-4使用量子点的产品
5-5量子点之前的显示器
5-6量子点显示器
5-7金纳米粒子
5-8太阳能电池
5-9无机太阳能电池
5-10新型太阳能电池
5-11钙钛矿太阳能电池
5-12提高转换效率和透明度
5-13量子点太阳能电池
5-14太阳能发电
5-15太阳能发电的发展
5-16电能与热能的转换
5-17自旋电子学
5-18MRAM
5-19量子自旋电子学的基本原理
5-20产生伴随电子移动的自旋流
5-21自旋流
5-22仍具潜力的自旋电子学
第6章量子技术的创新与未来展望
6-1纳入综合创新战略2020的量子技术
6-2Society 5.0的实现措施
6-3有助于日本复兴的量子技术
6-4MaaS与量子技术
6-5尖端光子学激光器是未来发展的保证
6-6围绕量子计算机的竞争
6-7日本的根本问题
参考文献