揭秘微观世界“小精灵”：量子为人类打开“新世界”

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新华社上海5月3日电:揭开微观世界的“精灵”:量子为人类打开了一个“新世界”

新华社记者陈芳、徐海涛、周琳

5月3日，中国首台多光子可编程量子计算机在上海亮相，展示了其超越早期经典计算机的量子计算能力，并在世界上首次成功实现了10个超导量子比特的纠缠。

第一颗量子科学实验卫星“墨子”将升级到空，世界上第一个长距离量子通信骨干网“京沪干线”将正式开通。什么是“量子”，它如何改变我们的生活？今天，让我们了解一下这个微观世界中的“小精灵”。

什么是量子？量子是最小且不可分割的能量单位。这个概念诞生于1900年，物理学家普朗克在德国物理学会上宣布了他的成就，这成为量子理论诞生和新物理革命开始的伟大时刻。

我们中学物理书中提到的分子、原子和电子实际上是量子表达的不同形式。也可以说，我们的世界是由量子构成的。我们每个人都是“24k”纯量子产品。

中国科技大学教授朱晓波说，在我们生活的宏观世界中，物体的运动规律，如位置和速度，可以用牛顿力学精确测量。然而，在量子微观世界，有完全不同于宏观世界的规则。

量子的奥秘首先在于它的“状态”。在宏观世界中，任何物体在某一时刻都有一个确定的状态和位置。然而，在微观世界中，量子同时处于多个状态和位置的叠加。

奥地利物理学家薛定谔，量子力学的先驱之一，曾经用一只猫来描述量子态叠加:盒子里有一只猫，它在宏观世界里不是活着就是死了。但是如果它在量子世界中，它就同时处于生与死的叠加中。

更奇怪的是，量子态经不起“看”。也就是说，如果你测量一个量子，它将从多个状态和位置变化到一个确定的状态和位置。如果你打开薛定谔的盒子，猫的叠加会消失，你会看到一只活猫或一只死猫。

如果一个量子已经“奇怪”，爱因斯坦就不能忍受两个量子“纠缠”时的不确定性。根据量子力学理论，如果两个量子之间形成一个“纠缠态”，不管相距多远，当一个量子的状态改变时，另一个量子就会像心灵感应一样“瞬间”改变。

尽管到目前为止，人类还没有弄清楚量子为何如此神秘，但国际主流学术界已经接受了量子特殊性的客观存在。更重要的是，人们可以利用量子的奇异特性开发创新应用，如量子通信和量子计算。

例如，量子通信是科学界利用量子特性开发的最早的信息应用，它的出现也与时代的需要密切相关。它的“不可分割性”、“不确定性”和“不可克隆性”的特性使得理论上“绝对安全”的量子通信成为可能。

基于量子的叠加态和纠缠特性，量子计算机被认为是量子信息最强大的应用。这次公开的多光子可编程量子计算机是探索之一。未来，其超级计算能力的实现将为金融分析、天气预报、药物设计等大规模计算提供一个全新的方案。量子计算机还可以通过“模拟”解决科学研究中一些未解之谜。

来源：搜狐微门户