新華社合肥10月19日電 題：科普：量子是什么？從“微觀世界規(guī)律”到人類“新物理革命”

　　記者徐海濤,、董瑞豐

　　19世紀(jì)末,，歐洲一些學(xué)者認為從牛頓力學(xué)到熱力學(xué),、電磁理論，人類的“物理學(xué)大廈”已全部建成,，再沒有多少可研究的了,。

　　但是，在1900年,，德國物理學(xué)家馬克斯·普朗克提出了量子理論,，為人類開啟了探索“微觀世界規(guī)律”的“新物理革命”。量子理論也與相對論一起,，成為現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱,。

　　打開“量子之門”：微觀世界里的奇妙“疊加”與“糾纏”

　　量子是什么？根據(jù)量子理論,，量子是最小的,、不可再分割的能量單位。我們中學(xué)物理書上提到的分子,、原子,、電子，其實都是量子的不同形式,�,？梢哉f，我們的世界由量子組成,，我們每個人都是“24K”純量子產(chǎn)品,。

　　在我們?nèi)粘Ｉ�活的宏觀世界里，物體的位置,、速度等,，都可以通過經(jīng)典力學(xué)精確測算。但在微觀量子世界里,，卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則,，最有代表性的是“疊加”與“糾纏”。

　　在宏觀世界，任何物體在某一時刻都有確定的狀態(tài)和位置,。但在微觀世界,，量子卻同時處于多種狀態(tài)和多個位置的“疊加”。

　　物理學(xué)家薛定諤曾用一只貓比喻量子疊加：箱子里有一只貓,，在宏觀世界中它要么是活的,，要么是死的。但在量子世界中,，它可以同時處于生和死兩種狀態(tài)的疊加,。

　　如果用一個人來比喻，他不僅同時處于生和死兩種狀態(tài)的疊加,，還可以同時身處多個地點,，比如既在北京又在上海。

　　更難以想象的是,，量子的狀態(tài)還經(jīng)不起“看”：如果你去測量,，它就會從多個狀態(tài)、多個位置,，變成一個確定的狀態(tài)和位置了,。也就是說，如果你打開“薛定諤的箱子”,，貓的疊加態(tài)就會消失,，你會看到一只活貓或一只死貓。而“量子人”的“分身術(shù)”也會消失,，他會出現(xiàn)在北京或上海,。

　　疊加已經(jīng)很奇妙，但當(dāng)兩個量子“糾纏”在一起,，那種奇怪連愛因斯坦都難以接受,。

　　根據(jù)量子理論，如果兩個量子之間形成“糾纏態(tài)”,，那么無論相隔多遠,，當(dāng)一個量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個也會“瞬間”發(fā)生相應(yīng)變化,。愛因斯坦曾把這一現(xiàn)象稱作“鬼魅般的超距作用”,。

　　從“被動”到“主動”，兩次“量子革命”深刻改變?nèi)祟愇拿?/p>

　　量子理論誕生一百多年來,，國際學(xué)界運用多種實驗和數(shù)學(xué)方法檢驗均發(fā)現(xiàn),，量子的奇妙特性客觀存在。

　　“量子力學(xué)是一個神秘的,、令人捉摸不透的學(xué)科,，我們誰都談不上真正理解,，只是知道怎樣去運用它�,！泵绹�物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者穆雷·蓋爾曼曾這樣說,。

　　“量子理論的出現(xiàn),，在上世紀(jì)引發(fā)第一次量子革命，催生了現(xiàn)代信息技術(shù),�,！敝锌圃涸菏俊⒅袊�科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉介紹,，基于量子理論,，核能、激光,、半導(dǎo)體等科技得以問世,，進而發(fā)展出計算機、互聯(lián)網(wǎng),、手機等重大應(yīng)用,。

　　進入21世紀(jì)，量子領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),、新理論,、新技術(shù)密集涌現(xiàn)，預(yù)示著“第二次量子革命”已進入加速期,、起跑期,。

　　“第二次量子革命的戰(zhàn)鼓已敲響！”英國《自然》雜志評論說,。

　　“第一次量子革命,，人們只問量子理論能讓我們做什么，不去問為什么,，是被動的觀測與應(yīng)用,。”中科院院士,、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦說,，第二次量子革命則是主動利用量子特性，開發(fā)出量子通信,、量子計算和量子精密測量等創(chuàng)新應(yīng)用,。

　　這些應(yīng)用的革命性在哪里？簡單來說,，量子通信可以在理論上做到通信的絕對保密,，量子計算可以令人類的運算能力實現(xiàn)指數(shù)級增長，比如傳統(tǒng)計算機需要數(shù)萬年才能破解的復(fù)雜密碼，量子計算機幾秒鐘內(nèi)就能破解,。傳統(tǒng)測量技術(shù)最小只能探測到微米量級,，而量子測量可以進一步精細千倍、萬倍達到原子量級,。

　　中國量子崛起,，美好未來可期

　　如今，量子科技已成為國際上風(fēng)起云涌的戰(zhàn)略科研方向,。近期,，歐盟擬投資80億歐元支持新一代超級計算技術(shù)，量子計算是其中重要內(nèi)容,。美國開通國家量子協(xié)調(diào)辦公室網(wǎng)站,，并發(fā)布了聚焦八大研究領(lǐng)域的《量子前沿報告》。

　　而經(jīng)過三十多年努力,，中國已崛起為國際量子科研版圖上的重要力量,，在多個戰(zhàn)略方向上實現(xiàn)領(lǐng)跑或進入第一陣營。

　　近年來,，我國多次創(chuàng)造量子比特糾纏數(shù)量的世界紀(jì)錄,；發(fā)射世界首顆量子實驗衛(wèi)星“墨子號”，實現(xiàn)千里糾纏,、星地傳密,、隱形傳態(tài)三大科學(xué)目標(biāo)；開通世界首條量子保密通信干線“京滬干線”,，實現(xiàn)世界首次洲際量子保密通信,。

　　當(dāng)前，量子科技已進入“產(chǎn)業(yè)化前夜”,。展望未來,，量子計算有望為藥物研發(fā)、能源勘探,、金融分析,、氣象預(yù)報等大規(guī)模計算提供全新方案；量子測量發(fā)揮測量精度,、靈敏度優(yōu)勢,，有望在科研、醫(yī)療,、能源,、災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域大顯身手；量子通信融合量子計算技術(shù),，構(gòu)成高速,、安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”,，與人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)相結(jié)合,，可為人類生活增添無限可能,。