量子小知识

2020-11-16 06:47:58 来源：四川日报 编辑：陈乐 
量子是什么?
 
人人都是“24K”纯量子产品
 
量子是最小的、不可再分割的能量单位，看不见，摸不着，却又无处不在。
 
我们中学物理书上提到的分子、原子、电子，其实都是量子的不同表现形式。也可以说，我们的世界都是由量子组成的。而我们每个人，都是“24K”纯量子产品。
 
不同于宏观世界，量子受制于微观世界更加奇妙的物理规则，其最有代表性的是“叠加”与“纠缠”。此外，量子还存在不可克隆性、不确定性等，这些特性正在不断被当今各类实验所证实，并成为发展量子科技的基本要素。
 
量子叠加：一只“薛定谔的猫”
 
在宏观世界，任何物体在某一时刻都有确定的状态和位置。但在微观世界中的量子，却同时处于多种状态和多个位置的叠加。但如果你去测量，它就会从多个状态、多个位置，变成一个确定的状态和位置了。
 
“薛定谔的猫”便是解释量子叠加的经典比喻。物理学家薛定谔指出，箱子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的;但在量子世界，猫却同时处于生和死两种状态的叠加。然而，如果打开这个箱子，人们只能看到一只活猫或死猫的唯一观测结果。
 
量子纠缠：鬼魅般超距作用
 
量子纠缠是量子物理中一个最深远和最令人费解的现象，它是两个(或多个)粒子共同组成的量子状态，无论粒子之间相隔多远，测量其中一个粒子必然会影响其它粒子。
 
当两个量子发生“纠缠”，一个变了，另一个也会“瞬变”，无论它们之间相隔多远，如同“心灵感应”。对于这一现象，作为量子力学的开创者之一的爱因斯坦也无法解释，只能称之为“鬼魅般超距作用”。
 
量子计算
 
一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，其关键在于利用量子“叠加态”特性，以量子比特作为信息单位，开发出具有超强运算能力的量子计算机。相较于传统计算机，算力得到指数级提升的量子计算机将为核爆模拟、密码破译及药品研发、金融分析等提供重要支撑。
 
量子通信
 
一种利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式，其基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理，为信息提供无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证，主要包括量子隐形传态和量子密钥分发。
 
量子革命
 
一百多年来，量子论催生出核能、激光、半导体，进而发展出计算机、手机、互联网，史称第一次量子革命。进入21世纪，随着量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，第二次量子革命进入加速期、起跑期。
 
30多年来，中国已崛起为国际量子科研版图上的重要力量。尤其是近年来，我国量子科技发展更是取得瞩目成就：多次创造量子比特纠缠数量的世界纪录;发射世界首颗量子实验卫星“墨子号”;开通世界首条量子保密通信干线“京沪干线”，实现世界首次洲际量子保密通信……
 
除了国家层面，北京、上海及合肥、济南等地也围绕量子科技助力产业发展。百度、阿里巴巴、腾讯等国内互联网巨头及华为、中兴等科技公司，也多方面加大布局，为发展量子科技开辟“国家队”以外的新路径。 (综合新华社)