(來源：德合道易)
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隨著中國潘建偉團隊的首次洲際量子通信項目入圍2018年國際物理學十大進展，量子一詞逐漸進入大眾視野，數據安全得以保證的量子通訊和性能超越的量子計算機似乎離我們也越來越近。在進入量子化的時代之前，讓我們先了解一下什麼是量子。隨著深入瞭解你會發現，那將顛覆你的認知，令你無法置信，甚至恐懼。
量子最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。其定義為：一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子。通俗地說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元。與牛頓力學為代表的經典物理相對應，量子化現象主要表現在微觀物理世界。
根據量子力學理論，物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態並存的奇特狀況，這被稱為有效的相干疊加態。這裡面涉及到‘量子糾纏’一詞，相信大家或多或少聽到過這個詞。
薛定諤在給愛因斯坦的一封信裡首次用到了‘糾纏’這個詞，其被用來表述‘兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之後彼此之間仍舊維持的關聯’這一含義。不可理解的是，這個‘仍舊維持的關聯’不受距離的限制。不管兩者相距多遠，如果我們改變其中一個粒子的狀態，另外一個粒子的狀態也會隨之改變。這顯然違反在相對論中對於信息傳遞所設定的速度極限，也由此被愛因斯坦譏諷為鬼魅般的超距作用。正如玻爾的那句名言：“誰要是第一次聽到量子理論時沒有發火，那他一定沒聽懂。”
下面我們再通過‘薛定諤的貓’這個大名鼎鼎的實驗來理解一下量子理論。
(來源：德合道易)
隨著中國潘建偉團隊的首次洲際量子通信項目入圍2018年國際物理學十大進展，量子一詞逐漸進入大眾視野，數據安全得以保證的量子通訊和性能超越的量子計算機似乎離我們也越來越近。在進入量子化的時代之前，讓我們先了解一下什麼是量子。隨著深入瞭解你會發現，那將顛覆你的認知，令你無法置信，甚至恐懼。
量子最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。其定義為：一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子。通俗地說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元。與牛頓力學為代表的經典物理相對應，量子化現象主要表現在微觀物理世界。
根據量子力學理論，物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態並存的奇特狀況，這被稱為有效的相干疊加態。這裡面涉及到‘量子糾纏’一詞，相信大家或多或少聽到過這個詞。
薛定諤在給愛因斯坦的一封信裡首次用到了‘糾纏’這個詞，其被用來表述‘兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之後彼此之間仍舊維持的關聯’這一含義。不可理解的是，這個‘仍舊維持的關聯’不受距離的限制。不管兩者相距多遠，如果我們改變其中一個粒子的狀態，另外一個粒子的狀態也會隨之改變。這顯然違反在相對論中對於信息傳遞所設定的速度極限，也由此被愛因斯坦譏諷為鬼魅般的超距作用。正如玻爾的那句名言：“誰要是第一次聽到量子理論時沒有發火，那他一定沒聽懂。”
下面我們再通過‘薛定諤的貓’這個大名鼎鼎的實驗來理解一下量子理論。
實驗假設一隻貓被封在一個密室裡，密室裡有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。
原子核的衰變是隨機事件，物理學家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時間。如果一種放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。物理學家卻無法知道，它在什麼時候衰變，上午，還是下午。當然，物理學家知道它在上午或下午衰變的機率——也就是貓在上午或者下午死亡的機率。如果我們不揭開密室的蓋子，根據我們在日常生活中的經驗，可以認定，貓或者死，或者活。這是它的兩種本徵態。如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，它處於一種活與不活的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活。此時，貓構成的波函數由疊加態立即收縮到某一個本徵態。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處於半死不活的疊加態，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。
以我們常理來看，或許這個實驗無法令人信服，我們會說那個貓不論何時都是一種狀態，要麼生，要麼死，只是我們不知道而已。然而這確實是量子理論的一個核心觀點，量子處於疊加態，只在我們進行觀察時，它方才坍縮至一個狀態之上。
是不是很費解？甚至聽起來很像是‘唯心主義’？或許只是因為現在的我們還無法探測到那種神祕的‘力量’所在。
(來源：德合道易)
隨著中國潘建偉團隊的首次洲際量子通信項目入圍2018年國際物理學十大進展，量子一詞逐漸進入大眾視野，數據安全得以保證的量子通訊和性能超越的量子計算機似乎離我們也越來越近。在進入量子化的時代之前，讓我們先了解一下什麼是量子。隨著深入瞭解你會發現，那將顛覆你的認知，令你無法置信，甚至恐懼。
量子最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。其定義為：一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子。通俗地說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元。與牛頓力學為代表的經典物理相對應，量子化現象主要表現在微觀物理世界。
根據量子力學理論，物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態並存的奇特狀況，這被稱為有效的相干疊加態。這裡面涉及到‘量子糾纏’一詞，相信大家或多或少聽到過這個詞。
薛定諤在給愛因斯坦的一封信裡首次用到了‘糾纏’這個詞，其被用來表述‘兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之後彼此之間仍舊維持的關聯’這一含義。不可理解的是，這個‘仍舊維持的關聯’不受距離的限制。不管兩者相距多遠，如果我們改變其中一個粒子的狀態，另外一個粒子的狀態也會隨之改變。這顯然違反在相對論中對於信息傳遞所設定的速度極限，也由此被愛因斯坦譏諷為鬼魅般的超距作用。正如玻爾的那句名言：“誰要是第一次聽到量子理論時沒有發火，那他一定沒聽懂。”
下面我們再通過‘薛定諤的貓’這個大名鼎鼎的實驗來理解一下量子理論。
實驗假設一隻貓被封在一個密室裡，密室裡有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。
原子核的衰變是隨機事件，物理學家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時間。如果一種放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。物理學家卻無法知道，它在什麼時候衰變，上午，還是下午。當然，物理學家知道它在上午或下午衰變的機率——也就是貓在上午或者下午死亡的機率。如果我們不揭開密室的蓋子，根據我們在日常生活中的經驗，可以認定，貓或者死，或者活。這是它的兩種本徵態。如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，它處於一種活與不活的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活。此時，貓構成的波函數由疊加態立即收縮到某一個本徵態。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處於半死不活的疊加態，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。
以我們常理來看，或許這個實驗無法令人信服，我們會說那個貓不論何時都是一種狀態，要麼生，要麼死，只是我們不知道而已。然而這確實是量子理論的一個核心觀點，量子處於疊加態，只在我們進行觀察時，它方才坍縮至一個狀態之上。
是不是很費解？甚至聽起來很像是‘唯心主義’？或許只是因為現在的我們還無法探測到那種神祕的‘力量’所在。