“一个神秘的学科，没人真正理解它”量子是门什么课？

19世纪末，欧洲一些学者认为从牛顿力学到热力学、电磁理论，人类的“物理学大厦”已全部建成，再没有多少可研究的了。

但是，在1900年，德国物理学家马克斯·普朗克提出了量子理论，为人类开启了探索“微观世界规律”的“新物理革命”。量子理论也与相对论一起，成为现代物理学两大支柱。

打开“量子之门”

微观世界里的奇妙“叠加”与“纠缠”

根据量子理论，量子是最小的、不可再分割的能量单位。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形式。

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，量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。

物理学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加：箱子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同时处于生和死两种状态的叠加。

更难以想象的是，量子的状态还经不起“看”：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。也就是说，如果你打开“薛定谔的箱子”，猫的叠加态就会消失，你会看到一只活猫或一只死猫。

叠加已经很奇妙，但当两个量子“纠缠”在一起，那种奇怪连爱因斯坦都难以接受。根据量子理论，如果两个量子之间形成“纠缠态”，那么无论相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另一个也会“瞬间”发生相应变化。

神秘的的学科

没人真正理解它，只知道怎样运用

“量子力学是一个神秘的、令人捉摸不透的学科，我们谁都谈不上真正理解，只是知道怎样去运用它。”美国物理学家、诺贝尔奖获得者穆雷·盖尔曼曾这样说。

“量子理论的出现，在上世纪引发第一次量子革命，催生了现代信息技术。”中科院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟介绍，基于量子理论，核能、激光、半导体等科技得以问世，进而发展出计算机、互联网、手机等重大应用。

进入21世纪，量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，预示着“第二次量子革命”已进入加速期、起跑期。

“第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做什么，不去问为什么，是被动的观测与应用。”中科院院士、中科院量子信息重点实验室主任郭光灿说，第二次量子革命则是主动利用量子特性，开发出量子通信、量子计算和量子精密测量等创新应用。

这些应用的革命性在哪里？简单来说，量子通信可以在理论上做到通信的绝对保密，量子计算可以令人类的运算能力实现指数级增长，比如传统计算机需要数万年才能破解的复杂密码，量子计算机几秒钟内就能破解。传统测量技术最小只能探测到微米量级，而量子测量可以进一步精细千倍、万倍达到原子量级。

（据新华社）

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