Q is for Quantum

by Terry Rudolph

COMPUTING. ENTANGLEMENT. REALITY. Books containing these three words are typically fluff or incomprehensible; this one is not. "Q is for Quantum" teaches a theory at the forefront of modern physics to an audience presumed to already know only basic arithmetic. Topics covered range from the practical (new technologies we can expect soon) to the foundational (old ideas that attempt to make sense of the theory). The theory is built up precisely and quantitatively. Deceptively vague jargon and analogies are avoided, and mysterious features of the theory are made explicit and not skirted. The tenacious reader will emerge with a better technical understanding of why we are troubled by this theory than that possessed by many professional physicists.

Genres: Science, Nonfiction, Physics, Technical, Essays

164 pages, Paperback

First published July 30, 2017

About the author

Terry Rudolph (1973) is professor of quantum physics at Imperial College London. He is the grandson of Erwin Schrödinger.

Reviews

[Tyrone_Slothrop (ex-MB) · Rating 3 out of 5]

Palline e nebbie

Per questioni professionali ho avuto a che fare per un pò con la sfuggente branca della fisica nota come meccanica quantistica, quindi ho già masticato un pò dei concetti di questo libro.
Ma proprio perchè la conosco (a grandi linee) mi affascinano molto i tentativi di divulgare al grande pubblico concetti così anti-intuitivi: noi tutti per "capire" ci affidiamo a ciò che già ci è noto o ciò di cui possiamo fare esperienza sensibile. La quantistica non è affrontabile da nessuno di questi approcci ed è (più o meno) afferrabile solo avendo in mano strumenti matematici alquanto raffinati (come calcolo matriciale, hamiltoniane e funzioni d'onda).
Personalmente trovo un'impresa impossibile parlare di questi aspetti riducendosi all'uso di matematica elementare, ma Rudolph ci prova, con la scanzonata disinvoltura di chi pensa che usare disegni con palline e nebbie o fare conversare Einstein e Winnie the Pooh garantisca il successo.
Prova riuscita a metà, secondo me, però - la divisione in tre parti dedicate a tre questioni cardine della quantum science è un pò rigida e non esaustiva di tutte gli aspetti di questa disciplina. Nel dettaglio:

- la parte sul Q-computing è interessante e presentata in modo originale ed efficace attraverso l'introduzione delle porte logiche e il gioco delle palline colorate funziona a dovere. Anche se risulta evidente che vi sono molti postulati che il lettore deve accettare a priori (ma in fondo anche lo studio della meccanica quantistica a livello universitario necessita di assiomi contro-intuitivi)

- qualche dubbio di più ho avuto sulla scelta di parlare di Q-entanglement (il lato più affascinante e complesso della faccenda) attraverso una strana prova contro la telepatia: non sarebbe stato più semplice parlare di crittografia quantistica, forse più nota al lettore non specializzato?

- la sezione sulla Q-realtà è forse la più interessante, ma è evidente come risulta alquanto ostica a chi non abbia almeno già una infarinatura di concetti: lo sforzo di comprensione per passare al concetto di stato di esistenza, di collasso e di non-località richiede davvero un salto quantico (scusate il pun )

In ogni caso, sono contento che vi siano sforzi di questo tipo: mai come ora abbiamo bisogno di scienziati che facciano l'impossibile per comunicare la vera scienza a tutti...

[ᛚᚨᚱᚲᚨ × ᚠᛖᚾᚱᛁᚱ (Semi hiatus) · Rating 3 out of 5]

Chi ficca il naso elimina il caso

Personalmente AMO questo slogan, buttato così tra le pagine, per descrivere nel minor numero di parole possibili la meccanica quantistica. Terry Rudolph, tuttavia, forse non si rende nemmeno conto delle tazze e magliette che potrebbe far stampare con essa, il che lo rende ancora più incredible.
Nonostante la conosenza avanzata dell'argomento (il fatto di essere il nipote di Schrödinger da solo non vale!), riesce a portare l'ossatura di un argomento così complesso alla portata di tutti. Se l'ho capito perfino io, Winnie the Pooh, che in questo libro si cimenta in un dibattito con Albert Einstein, non avrebbe alcun problema. Con disegnini, battute (nonostante un'uscita infelice sui vegani, che gli perdono - più o meno), casi ai limiti del possibile e casi più che probabli, il libro si distingue in tre parti.
Nella prima parte (Q-Computazione) il fisico getta le basi necessarie per affrontare il resto del libro, nella seconda parte (Q-Entanglement) si affronta la non località e l'entanglement, e nella terza e ultima parte (Q-Realtà) si mette a confronto il realismo fisico con ogni descrizione esatta di ciò che realmente accade.
Insomma, questo libro è adattissimo ai novizi dell'argomento: non troverete formule nè calcoli strani (salvo l'equazione con cui calcolare le probabilità degli "stati nebbiosi"), e in più Terry Rudolph vi evita il problema di districarvi tra testi incorretti o errati di fisici o presunti tali, fornendo alla fine del libro un elenco dei testi da lui approvati come affidabili ed utili.

Alla fine non credo di poter sfuggire alla mia fede nel realismo ingenuo e all'idea che esista una materia e abbia proprietà fisiche indipendenti dalle mie preoccupazioni. Sono disposto a considerare la possibilità che tutte le proprietà fisiche che implicitamente considero fondamentali non siano che prodotti dell'evoluzione della percezione umana, e che la loro presunta importanza sia un errore antropocentrico. Quando rifletto sulle correlazioni non locali, mi chiedo talvolta se persino lo spazio e il tempo - proprietà importanti anche per le scimmie quando devono procacciarsi il cibo o accoppiarsi - non siano irrilevanti, per la vera realtà sottostante dell'universo, quanto il gradevole aroma di una banana.

Rating: ★★★½

Testi Approvati
• Quantum Chance: Nonlocality, Teleportation and Other Quantum Marvels , by Nicolas Gisin
• Quantum Physics: What Everyone Needs to Know , by Mike G. Raymer
• A First Introduction in Quantum Mechanics , by Pieter Kok
• How to Teach Quantum Physics To Your Dog , by Chad Orzel
• Meccanica quantistica: il minimo indispensabile per fare della (buona) fisica , by Leonard Susskind
• Totally Random: Why Nobody Understands Quantum Mechanics: A Serious Comic on Entanglement , by Tanya & Jeffrey Bub
• In Search of Schrödinger's Cat: Quantum Physics And Reality , by John Gribbin
• Collapse. What Else? , by Nicolas Gisin

[Giorgia Paolantoni]

Perso il libro

[Serge · Rating 3 out of 5]

Remarkably, Terry Rudolph is able to introduce most of quantum mechanics using only elementary algebra. Many of the paradoxes and the problems of interpretation of quantum mechanics can be discussed at this level, and the author does this using a very personal point of view.

On the other hand the author gives everything a new name. Superpositions become Misty states. And he also introduces his own notation.

As a consequence I cannot really recommend this book, except to somebody who already knows quantum theory, who will then discover with pleasure how much can be formulated with so little math. But for the person who does not know the theory already, this is a horror: using minimal math makes a lot of the presentation contrived; and even more important it means that one will learn -with a lot of effort- Rudolph's own special vocabulary and notation, and then have to relearn everything from scratch if one follows a real course on quantum theory.

In conclusion, I think this book misses its mark. The author should have connected to existing notation and vocabulary -even if it carries its own heavy bagage- in order to make this a valid stepping stone for further study.

[Daniele Sannipoli · Rating 3 out of 5]

Non stupisce che un secolo così difficile e vacillante come il Novecento, si sia aperto ai piedi dei maestri del sospetto, Schopenhauer, Nietzsche e Freud e sia continuato con le deflagranti teorie di Einstein, Heisenberg e Gödel; un secolo in cui lo spazio, il tempo e l’identità hanno perso la propria solida e indefessa consistenza per inseguire il dubbio, il relativismo, l’indeterminazione. E così gli elettroni diventano non particelle, ma onde di probabilità, il tempo si dilata e contrae nelle teorie di Bergson e nella ricerca di Proust, l’io scopre sconcertanti profondità in se stesso che lo fanno dubitare della sua stessa consapevolezza. Non stupisce dunque che la fisica quantistica sia nata nel Novecento, a rimarcare ancora una volta che il placido e compiaciuto mondo newtoniano è, in fondo, un modello applicabile solo su scale intermedie.

La fisica quantistica resta strana e difficile da penetrare, spesso banalizzata: l’entanglement, che lega due particelle anche a chilometri di distanza, è diventato l’ennesima frase da-bacio-perugina bistrattato, distorto, travisato. E sono convinto che spesso questo sia dovuto al fatto che si divulgano le teorie, senza spiegare il meccanismo di fondo. Per esemplificare con una immagine più vicina al mio ambito di studio, è come dire che sì l’insulina determina un abbassamento dei livelli di glucosio nel sangue, ma senza spiegarne il meccanismo molecolare: e non spiegare il meccanismo è una forma di magia, non di scienza. L’interesse primario di questo libro di Therry Rudolph, nipote di Heisenberg, è proprio il suo sforzo di spiegare la meccanica dei quanti, il modo con cui questa nuova fisica funziona: e così il libro si riempie di immagini, esempi con scatole, leggi della logica, palline colorate, che si scambiano, modificano e interagiscono con l’ambiente in modo per ora alquanto capriccioso. E Rudolph ha anche il merito di introdurre progressivamente la possibilità delle nuove tecnologie, i computer quantistici, i nuovi calcoli possibili, il tempo di studio che potrà essere più ridotto.

Certo non è un libro facile: leggerlo richiede non solo una certa dose di attenzione, ma anche un’elasticità logica che non penso sia così diffusa come l’autore mi pare credere. Il difetto maggiore che si può ravvisare, nonostante lo sforzo di renderlo facile, è che a forza di fare esempi si perde il quadro generale (riperdendo l’immagine di cui sopra, è come insegnare dettagliatamente le vie molecolari con cui l’insulina agisce senza però dire che alla fine, stringi stringi, fa diminuire la glicemia). Ci vorrebbe, in questo, più equilibrio, qualche pagina in più, oppure si dovrebbe destinare il libro a un pubblico che abbia ben chiari i riferimenti entro cui ci si muove. Dunque un buon libro, ma con le dovute precauzioni.

[Milcolumbus Mowlington · Rating 1 out of 5]

The goal of this book was to eschew the theoretical language and concepts of quantum mechanics (QM) and quantum computing! I've seen this approach a few times now in popular quantum mechanics books. In this book it was a mistake.

I believe the book was written for first-time readers but how can they learn QM if none of the formalism is used? Surely only people interested in physics and QM are going to pick this book up, only to find it's written in an unenriched, quirky language. For someone who enjoys QM it amounts to reading about your favorite subject but with all the rich terminology swapped out for awkward, deficient terminology like "misty states" ... seriously? People want to read about quantum superpositions, don't they? I guess it wasn't written for me but I don't believe it was written well for anyone. The layman or laykid who wants to learn QM will read this book (after someone else has convinced them it is actually is about QM) and then be forced to tediously try to map it to a small subset of QM to make contact with the real world.

One thing I like about this book is the style of teaching QM through quantum computing. Sadly a layreader would not know this book has anything to do with quantum computing, there's no mention of it.

The book is short, oversimplified and verbose, with explanations drawn-out over pages, in large font. This makes the book boring and hard to track but finishable. I was only willed on by the hope it would pick up at some point. The real content of this book actually fills about a chapter.

I hope the author gets a chance to write a proper popular QM book, where Q really is for Quantum, without the forced jokes.

[Mauro · Rating 1 out of 5]

Senza alcun dubbio il libro di fisica quantistica divulgativa più noioso che abbia mai letto. Al principio mi è sembrato veramente elementare e intuitivo -anche divertente- però man mano l'autore prosegue con i suoi "giochi" di scatole e palline, mettendo a punto una logica matematica apparentemente semplice, mi è cominciato a risultare insopportabile. Un libro che apparenta essere senza formule, ma che in realtà, benchè cammuffate, ne è pieno a non finire. Alla fine inevitabile (almeno per me), e al tempo stesso "ad hoc", una classica locuzione inerente alla noia: che palle!!!

[Alison · Rating 1 out of 5]

As someone with a graduate-level education in science, this book was difficult to understand even with the occasional help of a quantum computing expert. I stopped at pg 20.

[Joshua Yuan · Rating 5 out of 5]

My first ever read into the workings of "quantum mechanics" and yeah, this introduction is quite approachable. Rudolph lists a plethora of resources at the end, should one continue to learn more about quantum stuff, and so I'd be curious to see how his book's simplification-of-sorts actually connects to the real work, especially with all the probably-fake-terminology he uses.

The chapters and sub sections are divided into shorter, more readable chunks, and flow logically. I wrote down a few questions as I read the book, but in the end he managed to provide high level answers later on, which is pretty remarkable.

I'm not sure how this book compares to other beginner quantum physics books, but it sure made me feel a little bit smarter in general just by reading it!

[Davide Tierno · Rating 2 out of 5]

Ebook acquistato su raccomandazione di Adelphi ma mi sono presto pentito dell'acquisto. Pagina dopo pagina, a mano a mano che la complessità del discorso aumenta, l'autore ricorre a lunghe parafrasi (e inutili commenti personali!) che non solo non aiutano la comprensione ma aumentano la confusione dal mio punto di vista. E per mia fortuna sapevo già qualcosa di meccanica quantistica. Il problema nasce, a mio avviso, dalla decisione dell'autore di non usare termini tecnici e di essere molto descrittivo. Apparentemente potrebbe sembrare una scelta vincente ma in realtà è una scelta perdente perché in tal modo si rinuncia alla chiarezza, semplicità e fluidità che sono proprie dei grandi libri di comunicazione scientifica.

[Paolo · Rating 2 out of 5]

Rudolph - Quanti - 6.5 - difficile spiegare i quanti partendo dalla matematica, o dai costrutti logici che ne sorreggono la teoria. Rudolph ci prova e quasi ci riesce, peccato che forse manca la spiegazione del motivo di questi costrutti logici. Molto interessante la postfazione, in cui si intuisce il motivo dei ragionamenti precedenti. Incompleto

[Davide Orsato · Rating 2 out of 5]

Idea curioso, ma - sarà un mio limite - la spiegazione “senza matematica” è in realtà molto complessa. Forse qualche riferimento in più a quello di cui si stava parlando avrebbe aiutato: come faccio a cercare su Wikipedia “stato nebbioso”? (Qualche indicazione c’è nell’appendice, in ogni caso)

[Mass · Rating 2 out of 5]

Argomenti e argomentazioni molto interessanti, esposti con linearità e sforzo di semplicità, che tuttavia non riescono a coinvolgere del tutto. Molto goffi ed evitabilissimi i tentativi di umorismo dell’autore.

[Mikhail Filatov · Rating 1 out of 5]

Not sure why the author believes that replacing particles with boxes and their properties with coloured balls and inventing his own terminology “misty states”, etc. will make it easier to understand quantum physics.

[Martin Sevior · Rating 5 out of 5]

A great book that correctly explains quantum superposition

This book should be required reading for everyone at all interested in Quantum Computing. It correctly explains quantum superposition using just straight forward arithmetic. It is challenging but not unacessible.

[Oktawian Chojnacki · Rating 4 out of 5]

Concepts of Quantum Physics (Well, computing) explained in a simple and sometimes almost funny way.

The cheesy jokes are creepy at best.

Good read.

[Yabir · Rating 4 out of 5]

Is a great book to get a basic idea of the main concepts.

[Hayley Dunning · Rating 3 out of 5]

Flashes of understanding in verbose prose.

[Lucas Cassiano · Rating 5 out of 5]

really clear language.. the misty state is a great analogy. Great start point for anyone that wants to work with quantum computing.

[Pino Sabatelli · Rating 2 out of 5]

Due stelle e mezza

[Alisea · Rating 4 out of 5]

Scritto bene ma non fa per me....

[gallizio · Rating 4 out of 5]

Due palline

[Beatrice · Rating 2 out of 5]

Troppi esempi distraggono dalla narrazione e dalla teoria che non viene mai esplicitata.

[caleb · Rating 4 out of 5]

Oh, Rabbia!

[Carlo Jacopo · Rating 1 out of 5]

Molto ma molto più difficile di come viene descritto.

[Marco Dambrosio · Rating 4 out of 5]

Scritto bene, fresco, interessante.
Molto divertente se si è del settore.

[B Riccardo]

non ci ho capito veramente nulla

[Bravo27 · Rating 4 out of 5]

Buon libro, chiaro, preciso e con un tono confidenziale e anche divertente. Il target è per giovani studenti pre università e per questo si adatta bene anche a chi ha poche (ma non nulle) conoscenze di di fisica teorica.