量子的科技：量子到底是什么？

近年来，量子成了媒体报道最热的科技术语之一，然而这个词难以直观的理解令很多人感到困惑。例如我最经常见到的问题就是，量子是一种什么粒子？跟电子、质子、中子相比是大是小？实际上量子根本不是一种粒子。

对量子的正确理解可以分为两层。

一、如果某个东西只能不连续的变化，我们就说它是量子化的。

二、量子大多数时候被用作形容词，因为有个理论叫做量子力学。

何为量子科技？

首先，如果某个东西只能不连续的变化，我们就说它是量子化的。什么东西只能不连续的变化，这样例子其实有很多，例如上台阶的时候，你只能上一个台阶、两个台阶，而不可能上半个台阶，这就是量子化。又如电影院的座位，你可能坐在 5号座或6号座，但不可能坐在5.5号座，这就是量化。这正是为什么哈利波特的9又3/ 4月台是如此搞笑。如果明白了量的话这个词儿明白了量子并不是特指某种粒子。你的知识水平就超过了 90%的人，这些是宏观世界日常生活的粒子，而在微观世界，量子化就更加常见。例如氢原子中，电子能量是量子化的，它只能取某些分力的值，即负的13.6电子伏特除以n的平方，n等于1234等等。

电子伏特是一个能量单位，又比如光是量子化的一束光其实是由很多个光子组成的，最少也要有一个光子，否则就没有光了。又如电子的磁距是这量子化的，把一束电子通过一个在上下方向不均匀的磁场，会发现电子束分成向上和向下的两道儿，说明电子在这个方向词举只有正负两个分离的值。

经典力学和量子力学的关系

20世纪初的时候，普朗克等科学家发现量子化是微观世界的本质现象，以此为基础建立了一套理论，叫做量子力学。现在量子力学被称为物理学的两大支柱之一，另一个支柱是相对论。跟这两个基础理论相比，中学的牛顿理学其实只是一种近似理论，它只适用于宏观物体的低速运动，而当描述微观世界时，一定要用量子力学，如果用牛顿力学就一定是错误的。同样，当描述接近光速的运动时，一定要用相对论，如果用牛顿力学就一定是错的。

现在我们往往把牛顿力学称为经典力学，并把经典和量子作为一对儿形容词，例如经典计算机和量子计算机。经典计算机指的就是我们现在用的常规的计算机，量子计算机指的是正在研发的以量子力学的叠加、测量、纠缠等特性为基础的未来的计算机。他有希望对某些数学问题实现比经典计算机强大得多的计算能力。如果你明白了，量子大多数时候被用作形容词，量子科技指的是以量子力学为基础的科技。你的知识水平就超过了 99%的人。

作者：《你也可以理解量子信息》风云际会

审核：罗会仟 中科院物理所研究员

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