量子的科技：量子到底是什么？

近年來，量子成了媒體報道最熱的科技術(shù)語之一，然而這個詞難以直觀的理解令很多人感到困惑。例如我最經(jīng)常見到的問題就是，量子是一種什么粒子？跟電子、質(zhì)子、中子相比是大是??？實際上量子根本不是一種粒子。

對量子的正確理解可以分為兩層。

一、如果某個東西只能不連續(xù)的變化，我們就說它是量子化的。

二、量子大多數(shù)時候被用作形容詞，因為有個理論叫做量子力學。

何為量子科技？

首先，如果某個東西只能不連續(xù)的變化，我們就說它是量子化的。什么東西只能不連續(xù)的變化，這樣例子其實有很多，例如上臺階的時候，你只能上一個臺階、兩個臺階，而不可能上半個臺階，這就是量子化。又如電影院的座位，你可能坐在 5號座或6號座，但不可能坐在5.5號座，這就是量化。這正是為什么哈利波特的9又3/ 4月臺是如此搞笑。如果明白了量的話這個詞兒明白了量子并不是特指某種粒子。你的知識水平就超過了 90%的人，這些是宏觀世界日常生活的粒子，而在微觀世界，量子化就更加常見。例如氫原子中，電子能量是量子化的，它只能取某些分力的值，即負的13.6電子伏特除以n的平方，n等于1234等等。

電子伏特是一個能量單位，又比如光是量子化的一束光其實是由很多個光子組成的，最少也要有一個光子，否則就沒有光了。又如電子的磁距是這量子化的，把一束電子通過一個在上下方向不均勻的磁場，會發(fā)現(xiàn)電子束分成向上和向下的兩道兒，說明電子在這個方向詞舉只有正負兩個分離的值。

經(jīng)典力學和量子力學的關(guān)系

20世紀初的時候，普朗克等科學家發(fā)現(xiàn)量子化是微觀世界的本質(zhì)現(xiàn)象，以此為基礎(chǔ)建立了一套理論，叫做量子力學?，F(xiàn)在量子力學被稱為物理學的兩大支柱之一，另一個支柱是相對論。跟這兩個基礎(chǔ)理論相比，中學的牛頓理學其實只是一種近似理論，它只適用于宏觀物體的低速運動，而當描述微觀世界時，一定要用量子力學，如果用牛頓力學就一定是錯誤的。同樣，當描述接近光速的運動時，一定要用相對論，如果用牛頓力學就一定是錯的。

現(xiàn)在我們往往把牛頓力學稱為經(jīng)典力學，并把經(jīng)典和量子作為一對兒形容詞，例如經(jīng)典計算機和量子計算機。經(jīng)典計算機指的就是我們現(xiàn)在用的常規(guī)的計算機，量子計算機指的是正在研發(fā)的以量子力學的疊加、測量、糾纏等特性為基礎(chǔ)的未來的計算機。他有希望對某些數(shù)學問題實現(xiàn)比經(jīng)典計算機強大得多的計算能力。如果你明白了，量子大多數(shù)時候被用作形容詞，量子科技指的是以量子力學為基礎(chǔ)的科技。你的知識水平就超過了 99%的人。

作者：《你也可以理解量子信息》風云際會

審核：羅會仟 中科院物理所研究員

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