【文汇报】“潘”谈量子20年10月27日

2020年10月27日

【文汇报】“潘”谈量子

什么是量子？

其实量子非常简单，所有构成物质世界的最基本单元就叫做量子。举个例子，每天光照过来，就有好多光量子打到你身上——对于组成物质的小颗粒而言，如果它小到不能再分割，那么这就是量子。
量子在哪里？
量子有一个非常奇怪的特征——不确定性。简单而言，在经典世界里，人或物体在某一时间里只能在一个地方。而在量子世界里，在某些特定的情况下，如果说整个宇宙中没有一个人、一台仪器知道你在哪里的时候，你就可以在所有的地方。
为什么会这样？因为宏观世界里，你在运动时，周围有好多人或设备在探测你的轨迹。但到微观世界中，当一个原子在运动的时候，周围都是真空，就没有东西来测量它处于什么状态，在这种情况下，它就会出现在任何一个地方。这个分析在微观世界里面是成立的，并已经被无数实验所证实。
什么是量子纠缠？
在量子力学中，“薛定谔的猫”是非常著名的一个思想实验：一只猫在日常生活中能处在死或活两个状态，但是在量子世界里，它可以处于死和活两个状态的相干叠加，死和活这两个状态如果代表0和1，这两个死和活可以变来变去，就意味着信息的单元是可以处理、可以发生变化的。
到了量子世界里，因为它可以处于这种0和1状态的相干叠加，所以这个状态是永远测不准的，测不准之后它就不能被精确地复制。
当我们把这样一个单粒子的体系拓展到两粒子体系的时候,一种更奇怪的现象就发生了,我们把它叫做量子纠缠。一只猫可以处于死和活状态的相干叠加,如果有两只猫的话,是不是可以处于这样一种活活和死死状态的叠加呢？量子力学是允许的,这意味着一旦处于纠缠的两个客体，不管它们相距多么遥远，其中一个状态发生变化，另外一个状态也会发生相应的变化，我们把这种东西就叫做“遥远地点之间的诡异互动”，也就是量子纠缠。
量子理论可以溯源宇宙？
当我们把量子力学和相对论结合在一起时，我们就可以来建立宇宙起源的大爆炸理论。这个理论告诉我们，在138亿年前，宇宙是诞生于一个奇点的爆炸。
这个爆炸是怎么产生的呢？这正是由量子涨落产生的。所以，大爆炸几分钟之后，我们才会有氢、氘、氦元素的形成。而在那之前，由于温度太高，高达几亿摄氏度，所以只有质子、中子、光子、电子存在。直到大爆炸30万年后，宇宙中才有原子形成，亿年之后才会形成恒星。
所以，宇宙经过了相当于100亿年的“怀孕”之后，我们的太阳才正式诞生。而要等到太阳系形成，地球各种行星才慢慢形成了稳定的结构，又经过亿万年的进化，地球生命才进化为现在的人。
量子计算有多强？
我们现在把全世界所有的计算机、手机的计算能力加起来，计算能力大约是280。如果量子计算机诞生，那么它的计算能力将会超过目前地球上计算能力的100万倍。当这种技术走向实用，它将是非常强大的——这种算力如果分给每个人的话，我们每个人在计算能力上的财富，都是远远超过世界首富的。
曾有人预言，当量子计算机发展到50个量子位时，就能实现“量子称霸”，其计算能力将超过世界上任何传统计算机，解决许多传统计算机解决不了的问题。就在去年，谷歌宣布实现了这一目标。如今，大家又在向着更高的目标迈进。
量子计算会给人工智能带来什么？
经典的人工智能机器人根本就没有自由意志，它连一个非常简单的事情都决策不了，因此根本不会认识到自己的存在。但是，量子力学第一次把观测者的意识与物质的演化结合起来。所以我们高度相信，尽管还没被科学最后证实，量子力学必然会参与自我意识的产生。
由于我们每个人大脑里面想什么，是相互不可知的，这才保证了个体的多样性。量子力学告诉我们，想要一模一样复制大脑中的所有信息，是做不到的。我们既然这么独一无二，所以相信量子力学跟我们意识肯定紧密相连，我们也相信通过对量子计算机的研制，可能会为我们人脑一些机理的研究提供有价值的东西。
量子理论可以实现星际旅行吗？
1609年，科学家开普勒在给他的好朋友伽利略的信中写道：“应该建造适合飞向神圣天空的船与帆，然后也会有这样的先驱者，面对无边的太空，他们毫不退缩。”那时的人们不会想到，在300多年之后，1961年人类首次进入了太空，1969年人类首次登月。
1997年，世界上第一个量子隐形传态实验完成。十年后，我们中国科大的团队首次能够传送两个粒子的状态。而到2016年，随着“墨子号”的发射，我们的技术能力已经能够实现地星间的1000千米量子隐形传态。
如果人类要更深远地探索宇宙，目前的飞行手段连离开太阳系都难以实现，但也许300年、500年之后，我们能够利用现在量子科技的发现，找到进行星际旅行的新途径。
《文汇报》（2020年10月25日8版）

http://dzb.whb.cn/2020-10-25/8/detail-702835.htm

对未来量子技术充满期待~

能把光存储起来吗？这是不是量子的性质？

量子之光，点亮未来。

国家高度重视量子科技的发展，为此召开了专题会议。

如果人类要更深远地探索宇宙，目前的飞行手段连离开太阳系都难以实现，但也许300年、500年之后，我们能够利用现在量子科技的发现，找到进行星际旅行的新途径

尽管努力地看了，
字都认识，
内容基本没读懂

确实是量子，高深莫测
科学最前沿

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进行星际旅行