本书由量子计算和理论计算机领域巨擘、2021年度ACM计算奖得主斯科特·阿伦森的课堂讲义整理而成。作者将量子计算置于数学、计算科学、哲学等更广阔的领域当中，谈及计算理论、集合论、图灵机、NP问题、随机性、数学逻辑、量子计算、隐变量理论、人择原理、自由意志、时间旅行和复杂性等多个话题。作者的思考深刻、发人深省，探讨了量子计算对解决相关领域难题的重大意义，并试图回答两个问题：宇宙和物理世界是如何运作的？它们为什么这样运作？
本书适合爱好科普的普通大众读者，尤其适合对物理学、计算机科学、数学、哲学等内容感兴趣的读者，计算理论、计算机科学、物理学和量子物理学的从业者或专业人士也可将本书作为参考读物。

斯科特·阿伦森（Scott Aaronson），在量子计算和理论计算机领域影响力巨大的学者。2021年度ACM计算奖得主。现为得克萨斯大学奥斯汀分校讲席教授，曾任教于麻省理工学院。主要研究领域为理论计算机科学。其研究兴趣集中在探索量子计算机的能力和极限，以及更广泛的计算复杂性理论。阿伦森毕业于康奈尔大学，获得加州大学伯克利分校计算机科学博士学位。曾荣获Tomassoni Chisesi物理学奖（2018年）、Simons研究员奖（2017年）、美国国家科学基金会的Alan T.Waterman奖（2012年）等奖项。

中文版序言 v
致中国读者 ix
引言 xi
第 1章 原子和虚空
第 2章 集合
一阶逻辑规则
关于非负整数的皮亚诺公理
集合论的公理
第3章 哥德尔、图灵和他们的小伙伴
图灵机
额外补充
第4章 心智和机器
第5章 古复杂性
第6章 P、NP和它们的小伙伴
第7章 随机性
第8章 密码学
密码学
伪随机数发生器
单向函数
公钥密码学
第9章 量子力学
小于0%的可能性？
混合态
平方规则
实数与复数
线性
第10章 量子计算
反算
与经典复杂性类的关系
量子计算和NP完全性问题
量子计算和多世界
第11章 彭罗斯
打开黑盒子
冒险说些显然的事
所有人都瞄着这一整块量子“肥肉”
第12章 退相干和隐变量
进坑
故事一 退相干
退相干和热力学第二定律
故事二 隐变量
“行不通”定理大荟萃
隐变量的例子
第13章 证明
何为一个证明？
概率证明
零知识证明
PCP
模拟隐变量理论的复杂性
第14章 量子态有多大？
第15章 量子计算十一诘
第16章 学习
第17章 交互式证明、电路下界及其他
交互式证明
新进展
量子交互式证明
第18章 人择原理趣谈
第19章 自由意志
第20章 时间旅行
第21章 宇宙学和复杂度
第22章 问我什么都行
注释
致谢