普朗克、愛因斯坦、玻爾、海森堡、費(fèi)米、薛定諤……20世紀(jì)科學(xué)界許多最為杰出的頭腦，都為一個(gè)概念著迷——量子。

　　進(jìn)入21世紀(jì)，仍然有無數(shù)的科學(xué)家與量子不斷地“糾纏”，創(chuàng)造一個(gè)一個(gè)奇跡。

　　經(jīng)過三十多年努力，中國量子科學(xué)夢(mèng)之隊(duì)，已經(jīng)是世界頂級(jí)科學(xué)家，撐起了量子領(lǐng)域的一片天。但是在普通人眼中，量子以及量子科技仍是一種“神秘莫測(cè)”的存在，那在科技圈，量子是什么樣的？量子科技又是怎樣的尖端科技？研究量子有多難？科技圈流傳的這些淺顯易懂的比喻或許能解開你心中的疑惑。 

量子可以說是魚群中的一條條魚，上臺(tái)階時(shí)的一個(gè)個(gè)臺(tái)階 

　　物理學(xué)往往是違背人類直覺的，一個(gè)恰當(dāng)?shù)谋扔?，可以幫助大家理解違背直覺的物理定律。對(duì)于量子這個(gè)抽象概念，中國科學(xué)院物理所研究員曹則賢曾打過這樣一個(gè)比方：我們生活中可以見到的、感知到的事物，包括光與能量的最小單位都能稱之為量子。就像我們遠(yuǎn)處看魚群是烏泱烏泱的一片黑，但是放大了看就是一條條魚，這一條條魚就可以說是魚群的量子。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副研究員、科普專家袁嵐峰在媒體上這樣撰文解釋：量子的本意是個(gè)數(shù)學(xué)概念，簡言之就是“離散變化的最小單元”。什么叫“離散變化”？袁嵐峰這樣解釋：我們統(tǒng)計(jì)人數(shù)時(shí)，可以有一個(gè)人、兩個(gè)人，但不可能有半個(gè)人、三分之一個(gè)人。我們上臺(tái)階時(shí)，只能上一個(gè)臺(tái)階、兩個(gè)臺(tái)階，不能上半個(gè)臺(tái)階、三分之一個(gè)臺(tái)階。這些就是“離散變化”。對(duì)于統(tǒng)計(jì)人數(shù)來說，一個(gè)人就是一個(gè)量子。對(duì)于上臺(tái)階來說，一個(gè)臺(tái)階就是一個(gè)量子。如果某個(gè)東西只能離散變化，我們就說它是“量子化”的。 

“量子水”“量子鞋墊”都是假的，不是量子產(chǎn)品 

▲中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授

　　生活中有哪些量子的存在？中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授舉例說，量子力學(xué)實(shí)際上早就應(yīng)用到日常生活中了，例如現(xiàn)在我們用的手機(jī)、電腦，它的原理就是量子力學(xué)，但老百姓不知道它來源于量子力學(xué)?，F(xiàn)在的手機(jī)、電腦是使用量子力學(xué)開發(fā)出來的經(jīng)典技術(shù)，它們的核心裝置是芯片，芯片里面的處理器基本單元是晶體管，晶體管是根據(jù)量子力學(xué)里面的能帶理論制造出來的，晶體管造出來之后才有手機(jī)、計(jì)算機(jī)的芯片。還有當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)傳輸信號(hào)必須使用的激光，它是根據(jù)愛因斯坦的光量子輻射理論產(chǎn)生的，不過激光本身是經(jīng)典的，它的量子效應(yīng)很低，所以可以忽略。由此可知，現(xiàn)代的手機(jī)、電腦、互聯(lián)網(wǎng)都是來源于量子力學(xué)開發(fā)的經(jīng)典技術(shù)。

　　真正的量子科技確實(shí)離廣大民眾還很遠(yuǎn)，因?yàn)檫€沒有一種量子產(chǎn)品成為老百姓的必需品。目前市場(chǎng)上有很多帶著“量子”二字的產(chǎn)品，什么“量子水”“量子鞋墊”，這些都是假的，都不是量子產(chǎn)品，短時(shí)間內(nèi)量子產(chǎn)品也不可能走進(jìn)千家萬戶。 

未來量子科技將影響生活的方方面面 

　　郭光燦教授介紹，展望未來的話，如果通用量子計(jì)算機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，那么各個(gè)行業(yè)，醫(yī)療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、人工智能，整個(gè)社會(huì)方方面面都會(huì)受到量子技術(shù)的影響，量子計(jì)算機(jī)能夠超過電子計(jì)算機(jī)，密碼領(lǐng)域量子通信可以提升傳輸?shù)陌踩?，量子傳感可以測(cè)量很多很重要的參數(shù)。

　　醫(yī)療方面，我們生產(chǎn)新藥物的速度會(huì)大大提高，這是因?yàn)樾滤幹圃煨枰?jì)算機(jī)模擬哪個(gè)配方是最有效的，使用電子計(jì)算機(jī)模擬非常慢，但量子計(jì)算機(jī)很快就能計(jì)算出來，這就關(guān)系到老百姓的身體健康；人工智能方面，無人駕駛汽車傳感器處理的速度會(huì)更快，性能就會(huì)提高；農(nóng)業(yè)方面，量子計(jì)算機(jī)出來后，可以研究清楚光合作用是怎么回事，有科學(xué)家預(yù)言，如果這個(gè)應(yīng)用研究成功了，太陽能的利用會(huì)從現(xiàn)有的10%提高到20%~30%，農(nóng)業(yè)會(huì)出現(xiàn)跳躍式發(fā)展，全球老百姓的吃飯就不會(huì)有問題。 

研制量子計(jì)算機(jī)，就像“用原子壘起一座金字塔” 

科研人員在檢查量子計(jì)算機(jī)低溫處理設(shè)備。圖片來源：人民日?qǐng)?bào)

　　量子科技對(duì)于未來生活的影響可以說是顛覆性的，但很少有人知道，研究量子有多難。作為中國知名的空間光電載荷專家，中國科學(xué)院院士王建宇比喻，實(shí)現(xiàn)量子衛(wèi)星“天地實(shí)驗(yàn)”，“相當(dāng)于人在萬米高空，把硬幣扔進(jìn)地面的一個(gè)儲(chǔ)錢罐。”

　　中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國平說，研制量子計(jì)算機(jī)，就像“用原子壘起一座金字塔”。 

我國從10年前不起眼的國家發(fā)展為現(xiàn)在的世界勁旅 

　　郭光燦教授說，我們國家在量子領(lǐng)域的整體研究水平處在國際第一梯隊(duì)的位置。

2017年5月3日，世界首臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)在中國誕生 （新華社記者 金立旺 馬研 編制）

　　細(xì)分來看，我們?cè)诹孔用艽a領(lǐng)域跟國際一流是不相上下的，但我不能說它領(lǐng)先，因?yàn)槊绹鴱?015年開始就不再公布他們的研究成果了，我們不知道他們?cè)谑裁闯潭龋匀灰膊荒苷f領(lǐng)先他，但我們可以說不會(huì)輸他，我們是一流水平。

　　在量子計(jì)算機(jī)上我們落后美國大概五年以上的水平，但我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域也占有一席之地。近期空客集團(tuán)發(fā)起了一個(gè)競(jìng)賽，請(qǐng)全世界研究量子計(jì)算的人使用量子計(jì)算機(jī)來解決某些問題，一共有36個(gè)單位參加，入圍決賽的5家單位中我國就有一家。

　　而在量子信息技術(shù)上，我們可以實(shí)現(xiàn)世界上最高維度的量子糾纏，可以實(shí)現(xiàn)最高粒子數(shù)的糾纏，也可以達(dá)到世界上最高的糾纏的保真度，所以我們量子信息技術(shù)也是居于國際前沿的。 

▲ 潘建偉在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的辦公室內(nèi)與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星模型合影。 新華社記者 張端 攝

 　　中國“量子之父”、量子物理學(xué)家、中科院院士潘建偉介紹，我國在量子科技領(lǐng)域產(chǎn)出了多光子糾纏及干涉度量、量子反?；魻栃?yīng)、世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”、量子保密通信“京滬干線”、世界首臺(tái)光量子計(jì)算原型機(jī)等一批具有重要國際影響力的成果。

2016年 8月16日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空（拼版照片）。 新華社記者 金立旺 攝

　　正如英國《自然》雜志評(píng)價(jià)的一樣，中國在量子領(lǐng)域，“從10年前不起眼的國家發(fā)展為現(xiàn)在的世界勁旅”。未來，量子也會(huì)慢慢揭開神秘面紗，走入尋常百姓家。 

參考資料：

《探“微觀世界” 抓“關(guān)鍵變量”——我國科學(xué)家與量子“糾纏”的故事》 ，新華社 ，2020年10月27日

《對(duì)話郭光燦院士：量子力學(xué)早已進(jìn)入生活，量子科技將改變生活》，新京報(bào)，2020年10月26日

《走進(jìn)神秘的量子世界》，中國青年網(wǎng)，2020年10月25日

來源：新華網(wǎng)思客綜合