物理學(xué)四大神獸分別是縮地成寸芝諾龜、預(yù)言先知拉普拉斯獸、扭轉(zhuǎn)時(shí)空麥克斯韋妖和超越生死薛定諤的貓，分別對(duì)應(yīng)著微積分、經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)第2定律和量子力學(xué)。芝諾的烏龜時(shí)空雙修能縮地成寸，拉普拉斯獸明察大道推演萬(wàn)物，麥克斯韋妖操控萬(wàn)物逆轉(zhuǎn)陰陽(yáng)，薛定諤的貓能制造宇宙超越生死。這四大神獸亦正亦邪，它既給聰明的科學(xué)家?guī)?lái)困擾，也給企圖進(jìn)化成神的人類(lèi)指明了道路。

今天，就讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下這只既死又生的薛定諤貓。

什么是量子？

經(jīng)典世界

牛頓力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、確定、規(guī)律

量子這些神奇的特性，可不是花拳繡腿，世界各地的科學(xué)家們正在深入研究，希望利用量子這種特性，研發(fā)出各種各樣的量子器件，為我們服務(wù)。

量子

不確定、概率、隨時(shí)變化、無(wú)法預(yù)知

中科院院士、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭光燦：

凡是運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵從量子力學(xué)那些客體，統(tǒng)統(tǒng)叫量子。量子會(huì)給我們很多新奇的體會(huì)，這些量子世界和經(jīng)典世界所不同的所有的性質(zhì)，我們統(tǒng)統(tǒng)叫它量子性。比如說(shuō)不確定性、概率性，還有量子糾纏、量子不可克隆等等。

量子器件

量子計(jì)算機(jī)、量子存儲(chǔ)器、量子液晶管、量子阱激光器、量子效應(yīng)器件

量子的三大神秘特性

實(shí)驗(yàn)大概是這樣的，把貓放進(jìn)一個(gè)不透明的盒子里，盒子連接到一個(gè)包含放射性原子核和有毒氣體的實(shí)驗(yàn)裝置中。如果原子衰變了，毒氣瓶會(huì)被打破，盒子里的貓會(huì)被毒死。要是原子核沒(méi)有衰變，貓就好好活著。

根據(jù)量子力學(xué)理論，原子核處于衰變和未衰變的疊加態(tài)，所以這只貓就進(jìn)入了一種“既生又死”的狀態(tài)……

量子計(jì)算機(jī)就是利用這種同時(shí)處于開(kāi)和關(guān)的疊加狀態(tài)而設(shè)計(jì)出來(lái)的。它的基本元件構(gòu)成的開(kāi)關(guān)可以既是開(kāi)的，同時(shí)也是關(guān)的，從而讓計(jì)算能力呈指數(shù)級(jí)增加。

疊加

薛定諤，量子力學(xué)的奠基人之一。他發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)中最核心的方程——薛定諤方程，從而獲得了1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。也正是通過(guò)這個(gè)方程，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在量子的世界中粒子是可以同時(shí)存在于很多地方。著名的“薛定諤的貓”處于50%生和50%死的疊加狀態(tài)就是源于這個(gè)道理。

測(cè)量

海森堡不確定性原理。海森堡指出，在微觀(guān)世界里，根本無(wú)法同時(shí)測(cè)出物體的位置和動(dòng)量。也就是說(shuō)，我們不可能同時(shí)將微觀(guān)世界某個(gè)物體的位置和速度同時(shí)測(cè)準(zhǔn)，因此也就無(wú)法精確地算出它們未來(lái)的運(yùn)動(dòng)情況。

據(jù)此推論，單個(gè)量子也是不可復(fù)制的。因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子，就只能先做測(cè)量，而測(cè)量必然會(huì)改變量子的狀態(tài)。量子密碼就是根據(jù)這個(gè)特性產(chǎn)生的。一旦有人竊聽(tīng)——量子被干擾了，就會(huì)發(fā)生改變。所以，量子密碼的安全性非常之高。

糾纏??

粒子1變成什么，粒子2 也同時(shí)變成了什么。兩者總是同步變化，這種現(xiàn)象就叫作“糾纏”，這樣的狀態(tài)稱(chēng)為“糾纏態(tài)”。處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子是一個(gè)整體，無(wú)論它們相距有多遠(yuǎn)，當(dāng)你對(duì)粒子1進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，粒子2同時(shí)發(fā)生變化，也就是我們俗稱(chēng)的“心靈感應(yīng)”。

由于量子具有不可復(fù)制、不可再分、量子態(tài)一經(jīng)測(cè)量就會(huì)發(fā)生改變的特性，這就可以定義未來(lái)的通信方式，讓量子通信擁有絕不泄密的本領(lǐng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的通信方式。