进入神秘的量子世界

日前，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行了第二十四次集体研究，量子技术已成为社会舆论的热门话题，这引起了关于"网络名人"是"哪里神圣"的广泛争论，为什么它会受到世界的高度关注，在现实生活中的应用前景如何？"经济日报"的一名记者带你离量子技术更近一些。

要理解量子技术，我们必须从量子开始。什么是量子？根据量子理论，量子是物质最基本的单位，也是最基本的能量载体，是不可分割的。如果一个事物有一个最小、不可分割的基本单位，我们可以说它是量子化的，称为最小单位量子。所有众所周知的微观粒子，比如分子、原子、电子、光子等等，都是量子表达的一种形式。

中国科学院物理研究所研究员曹泽贤在2020年新年科学演讲中举例说明了我们在生活中所能看到和感受到的东西，包括最小的光和能量单位。就像我们从远处看鱼一样，看到的是一条鱼，可以说是鱼的数量。

中国科技大学副研究员、科普专家袁岚峰在媒体上写道，量子是一个数学概念，简而言之，是"离散变化的最小单位"。"离散变化"是什么意思？袁岚峰在这篇文章中解释说，当我们计算人数时，可以有一两个人，但不可能有半个人和三分之一的人。当我们走上台阶时，我们只能走一步，两步，而不是半步或三分之一步。这些是"离散变化"。对于人数来说，一个人就是一个量子。对于上一步来说，一步就是量子。如果某物只能是离散的，我们就说它是"量化的"。

与我们所知的宏观世界不同，我们发现量子微观世界中的许多实验现象与常识背道而驰，根本无法用经典物理学来解释。例如，根据经典物理学，物体的状态(以0和1表示)就像最简单的二元开和关，只能在某种状态下开或关，即0或1，就像一只猫，无论是生的还是死的，都不能同时"生或死"。

然而，这一理论并不适用于量子世界。在量子世界中，猫可以处于生与死的叠加状态。这种所谓的量子相干叠加是量子世界与经典世界的根本区别。更令人惊讶的是，这种叠加态极其脆弱，一旦有人测量它，它就会立即从叠加态转变为特定状态。

美国物理学家、诺贝尔奖得主默里·盖尔曼曾说过，量子力学是一门神秘而又难以捉摸的学科，我们没有人真正理解它，但我们知道如何使用它。

量子通信的无条件安全

虽然听起来很神秘，但量子技术离我们不远。例如，信息时代、晶体管、固态硬盘驱动器、扫描电子显微镜等关键核心技术是第一代量子技术的代表成果。今天，量子科技的发展具有重大的科学意义和战略价值，将引领新一轮科技革命和工业改革。

中国科学院物理研究所研究员范荣说，量子科学和技术主要包括三个方面：量子计算、量子保密通信和量子精确测量。其中，量子保密通信主要表现为量子密钥分配。量子精密测量主要是利用量子效应来实现超越经典方法的精确测量，具有广泛的应用价值。量子计算是量子科学技术的重要组成部分，也是最具挑战性的目标。它被认为是下一代信息产业的制高点，具有十分重要的意义。这三个方面也是世界量子方案的主要组成部分。

目前，最成熟的应用是量子通信。所谓量子通信，简而言之，就是利用量子力学的相关原理来解决信息安全通信技术的问题。其中一个著名的原理是量子纠缠。通常，一个量子系统中的一个物理量的值不能预先确定，而是取决于采用何种测量基础；此外，对于两个粒子在量子纠缠中的测量结果，一个粒子的测量结果将立即决定另一个粒子的状态，不管它们之间的距离有多远。这就是爱因斯坦所说的"幽灵般的超调"，这是量子通信的理论基础。