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世紀末,，歐洲一些學者認為從牛頓力學到熱力學、電磁理論,，人類的“物理學大廈”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,。我們中學物理書上提到的分子,、原子、電子,，其實都是量子的不同形式,。可以說,，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”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，國際學界運用多種實驗和數(shù)學方法檢驗均發(fā)現(xiàn),，量子的奇妙特性客觀存在,。

　　“量子力學是一個神秘的、令人捉摸不透的學科,，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)，在上世紀引發(fā)第一次量子革命,，催生了現(xiàn)代信息技術,。”中科院院士,、中國科學技術大學常務副校長潘建偉介紹,，基于量子理論，核能,、激光,、半導體等科技得以問世，進而發(fā)展出計算機,、互聯(lián)網(wǎng),、手機等重大應用。

　　進入21世紀,，量子領域的新發(fā)現(xiàn),、新理論、新技術密集涌現(xiàn),，預示著“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,，是被動的觀測與應用�,！敝锌圃涸菏�,、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)新應用。

　　這些應用的革命性在哪里,？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)萬年才能破解的復雜密碼,，量子計算機幾秒鐘內(nèi)就能破解。傳統(tǒng)測量技術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,，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)三大科學目標,；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,、災害預防等領域大顯身手,；量子通信融合量子計算技術，構成高速,、安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”,，與人工智能、區(qū)塊鏈等技術相結合,，可為人類生活增添無限可能,。