近來(lái)量子這個(gè)詞十分火，像前些年的納米這個(gè)詞一樣，被廣泛應(yīng)用在各種產(chǎn)品里，像哪些“量子波動(dòng)速讀”，這些方式是從美國(guó)漂洋過(guò)海來(lái)的，堪稱小孩用此法可在5分鐘內(nèi)看完一本10萬(wàn)字的書(shū)籍，并能把內(nèi)容完整復(fù)述，閉著眼也能和書(shū)發(fā)生感應(yīng)。聲稱是借助了光的波粒二象性和量子糾纏原理。其具體的解釋為：
借助量子糾纏，形成波粒二象性，讓腦部和書(shū)本發(fā)生感應(yīng)，改變?nèi)祟愰喿x的反應(yīng)過(guò)程，由“看、讀、理解”簡(jiǎn)化為“看、理解”，經(jīng)培訓(xùn)后可達(dá)到“書(shū)中文字快速成像、光波飛入影片回放、一目十行過(guò)目不忘”的療效，甚至還可以閉著眼睛，直接翻書(shū)，根本不用看才能和書(shū)本發(fā)生感應(yīng)，知道書(shū)中內(nèi)容和作者所要抒發(fā)的意思。
比“量子波動(dòng)速率”更扯的是“量子接骨”，打出了“通過(guò)量子干預(yù)技術(shù)，異地能夠把脫臼治好……”這樣的標(biāo)語(yǔ)，還堪稱可以只需提供一塊農(nóng)地的航拍圖，確定農(nóng)地位置，便可通過(guò)“量子干預(yù)”，提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)值，“改良后的農(nóng)產(chǎn)品無(wú)公害，還品質(zhì)高，相當(dāng)牛。”
這家騙局公司你們要提防
這種年，好多營(yíng)銷人士為了誤導(dǎo)用戶，都掏出這些十分專業(yè)的名詞移花接木到產(chǎn)品之上，給人一種極其專業(yè)、權(quán)威的覺(jué)得，例如前些年的納米汗蒸之類的。那些似乎只要細(xì)想就漏洞百出的影響概念，但還是有人前赴后繼上當(dāng)。
這么量子到底是哪些呢？它到底有哪些作用呢？明天我們就來(lái)詳盡了解一下！
量子到底是哪些
量子（）是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的重要概念。即一個(gè)數(shù)學(xué)量假如存在最小的不可分割的基本單位，則這個(gè)數(shù)學(xué)量是量子化的，并把最小單位稱為量子。
1900年，普朗克首次提出量子概念，拿來(lái)解決困擾數(shù)學(xué)界的“紫外災(zāi)難”問(wèn)題。
紫外災(zāi)難：19世紀(jì)末，科學(xué)界許多科學(xué)家早已開(kāi)始深入研究電磁波，由此誕生了宋體，宋體則是屬于熱力學(xué)范疇，宋體是一個(gè)理想化了的物體，為了研究不依賴于物質(zhì)具體物性的熱幅射規(guī)律，化學(xué)學(xué)家借此作為熱幅射研究的標(biāo)準(zhǔn)物體。它還能吸收外來(lái)的全部電磁幅射，而且不會(huì)有任何的反射與透射。換句話說(shuō)，宋體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁波的吸收系數(shù)為1，透射系數(shù)為0。而我們曉得一切氣溫低于絕對(duì)零度的物體都能形成熱幅射，濕度愈高，輻射出的總能量就愈大，長(zhǎng)波成份也愈多。隨著氣溫上升，宋體所輻射出來(lái)的電磁波則稱為宋體幅射。紫外災(zāi)難則指的是在精典統(tǒng)計(jì)理論中，能量均分定理預(yù)言宋體幅射的硬度在紫外區(qū)域會(huì)發(fā)散至無(wú)窮大，這和事實(shí)嚴(yán)重違反。
普朗克假設(shè)，光幅射與物質(zhì)互相作用時(shí)其能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，一份“能量”就是所謂量子。
但是當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)界，包括普朗克本人，都厭惡“量子”這個(gè)怪物，千方百計(jì)想要將它消化在精典數(shù)學(xué)的世界之中，但卻屢試不果。
惟有愛(ài)因斯坦頗具慧眼，提出了“光量子假說(shuō)”，他覺(jué)得光幅射除了在于與物質(zhì)互相作用時(shí)的能量是一份一份的，光幅射的能量，本身就是“量子化”的，一份能量就是光能量的最小單元，后來(lái)稱之為“光量子”，或簡(jiǎn)稱“光子”。
后來(lái)，在三者基礎(chǔ)上，以玻爾為首的赫爾辛基學(xué)派發(fā)展下來(lái)了量子熱學(xué)，奧斯陸演繹也就成為量子熱學(xué)的正統(tǒng)解釋，其中恩的機(jī)率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補(bǔ)原理，兩者共同構(gòu)成了“哥本哈根解釋”的核心，量子熱學(xué)與相對(duì)論共同構(gòu)成了現(xiàn)代化學(xué)體系的兩大支柱。
按化學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不同，我們將遵照精典運(yùn)動(dòng)規(guī)律(牛頓熱學(xué)，電磁場(chǎng)理論)的這些物質(zhì)所構(gòu)成的世界稱為“經(jīng)典世界”，將遵照量子熱學(xué)規(guī)律的那類物質(zhì)所構(gòu)成的世界稱為“量子世界”。“量子”就是量子世界中物質(zhì)客體的統(tǒng)稱，它既可以是光子、電子、原子、原子核、基本粒子等微觀粒子，也可以是BEC、超導(dǎo)體等宏觀尺度下的量子系統(tǒng)，其共同特點(diǎn)就是必須遵照量子熱學(xué)的規(guī)律。
量子所具有的重要特點(diǎn)
量子所具有的比較重要的特點(diǎn)有量子疊加、量子糾纏。
量子疊加最有名的就是“薛定諤的貓”理論了，薛定諤的貓是指在一個(gè)袋子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。以后，有50%的機(jī)率放射性物質(zhì)將會(huì)衰變并釋放出毒氣殺害這只貓，同時(shí)有50%的機(jī)率放射性物質(zhì)不會(huì)衰變而貓將活出來(lái)。
按照精典化學(xué)學(xué)，在袋子里必定發(fā)生這兩個(gè)結(jié)果之一，而外部觀測(cè)者只有打開(kāi)袋子能夠曉得上面的結(jié)果。并且在量子的世界里，當(dāng)袋子處于關(guān)掉狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)則仍然保持不確定性的波態(tài)，即貓生死疊加。貓究竟是死是活必須在袋子打開(kāi)后才才能曉得。
這兒涉及到了一個(gè)電子雙縫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，在德布羅意提出了波粒二象性以后，戴維孫和革末通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了一切物質(zhì)都具有波粒二象性后。量子熱學(xué)覺(jué)得當(dāng)人們沒(méi)有對(duì)粒子進(jìn)行觀察的時(shí)侯，它們是以波的方式運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇嬖诟缮妫┻^(guò)雙縫后會(huì)出現(xiàn)一道道痕跡。一旦觀測(cè)后，它們立即選擇成為粒子，就不會(huì)形成干涉，穿過(guò)雙縫留下痕跡。
但是，薛定諤忘掉了量子熱學(xué)是致力探究微觀領(lǐng)域，而非宏觀世界，有時(shí)侯宏觀世界是難以拿來(lái)解釋微觀世界的。
量子熱學(xué)的一個(gè)中心原則就是粒子可以存在于疊加態(tài)中，能同時(shí)擁有兩個(gè)相反的特點(diǎn)，也就是我們說(shuō)的波粒二象性。雖然我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常面對(duì)“不是A就是B”的決擇，而但在微觀世界中是可以接受“既是A又是B”的，就好象我們常常說(shuō)一個(gè)人，不能簡(jiǎn)單判定他是善惡一樣。
薛定諤的貓可以說(shuō)十分生動(dòng)形象讓你們認(rèn)清了量子熱學(xué)的本質(zhì)——一個(gè)量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上。
疊加狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致量子糾纏，在量子熱學(xué)里，當(dāng)幾個(gè)粒子在彼此互相作用后量子物理是什么階段的知識(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)粒子所擁有的特點(diǎn)已綜合成為整體性質(zhì)，難以單獨(dú)描述各個(gè)粒子的性質(zhì)，只能描述整體系統(tǒng)的性質(zhì)，則稱這現(xiàn)象為量子纏結(jié)或量子糾纏（）。
量子糾纏是一種純粹發(fā)生于量子系統(tǒng)的現(xiàn)象；在精典熱學(xué)里，找不到類似的現(xiàn)象。舉一個(gè)反例，在微觀世界里，兩個(gè)糾纏的粒子可以趕超空間進(jìn)行瞬時(shí)作用。也就是說(shuō)，一個(gè)糾纏粒子在月球上，另一個(gè)糾纏粒子在地球上，只要對(duì)月球上的粒子進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)覺(jué)它的載流子為下，這么遠(yuǎn)在地球上的另一個(gè)糾纏粒子的載流子必然為上。
除此之外，量子還有一個(gè)有趣的現(xiàn)象，就是量子隧穿效應(yīng)，舉個(gè)反例，如果人在趕車，上面有一座大山堵住了去路，這么人若果要抵達(dá)大山的另外一邊，這么你就只能翻過(guò)山去。并且對(duì)于粒子而言，它可以直接穿過(guò)去，雖然能量不足，也可以穿山而過(guò)。這就是粒子穿墻術(shù)——量子隧穿效應(yīng)。
基本粒子沒(méi)有形狀，沒(méi)有固定的路徑，不確定性是它惟一的屬性，既是波，也是粒子，如同是我們對(duì)著墻面大吼一聲，雖然99.99%的聲波被反射，仍會(huì)有部份聲波衍射穿墻而過(guò)抵達(dá)另一個(gè)人的眼睛。由于墻上是不可能切斷物質(zhì)波的，只能在攔截的過(guò)程中使其衰減。
量子的運(yùn)用
量子科學(xué)目前來(lái)說(shuō)，最廣泛的應(yīng)用是量子通訊和量子計(jì)算機(jī)。
由于具有糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子無(wú)論相距多遠(yuǎn)量子物理是什么階段的知識(shí)，只要一個(gè)發(fā)生變化，另外一個(gè)也會(huì)頓時(shí)發(fā)生變化，借助這個(gè)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)光量子通訊的過(guò)程如下：事先建立一對(duì)具有糾纏態(tài)的粒子，將兩個(gè)粒子分別置于通訊雙方，將具有未知量子態(tài)的粒子與發(fā)送方的粒子進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)（一種操作），則接收方的粒子頓時(shí)發(fā)生滑坡（變化），滑坡（變化）為某種狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)與發(fā)送方的粒子倒塌（變化）后的狀態(tài)是對(duì)稱的，之后將聯(lián)合檢測(cè)的信息通過(guò)精典信道傳送給接收方，接收方按照接收到的信息對(duì)倒塌的粒子進(jìn)行幺正變換（相當(dāng)于逆轉(zhuǎn)變換），即可得到與發(fā)送方完全相同的未知量子態(tài)。
精典通訊較光量子通訊相比，其安全性和高效性都未能與之相提并論。安全性-量子通訊絕不會(huì)“泄密”，量子通訊技術(shù)被覺(jué)得是“保障未來(lái)信息社會(huì)通訊絕密性和隱私的關(guān)鍵技術(shù)”。
從潘建偉院士首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的自由空間量子隱型傳態(tài)和糾纏分發(fā)，經(jīng)過(guò)四年時(shí)間，2016年，墨子號(hào)量子衛(wèi)星成功發(fā)射。
中國(guó)科學(xué)家15日（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）在加拿大《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，中國(guó)“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星在世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏，這意味著量子通訊向?qū)嵱眠~出一大步。
目前，量子號(hào)還要實(shí)現(xiàn)基于糾纏的量子秘鑰分發(fā)，量子秘鑰分發(fā)是借助量子力學(xué)特點(diǎn)來(lái)保證通訊安全性。它使通訊的雙方才能形成并分享一個(gè)隨機(jī)的、安全的秘鑰，來(lái)加密和揭秘消息。
量子密碼學(xué)的核心就是量子秘鑰分發(fā)，它是借助量子力學(xué)特點(diǎn)來(lái)保證通訊安全性。它使通訊的雙方才能形成并分享一個(gè)隨機(jī)的、安全的秘鑰，來(lái)加密和揭秘消息。
在這兒我們要注重強(qiáng)調(diào)：
如何樣才能形成量子糾纏呢？現(xiàn)今科學(xué)家早已把握許多制備量子糾纏的方式和途徑。最常用的是將一束激光照射到非線性晶體上便能形成糾纏光子對(duì)。所以人是不可能僅僅通過(guò)翻書(shū)就形成量子糾纏的，任何聲稱借助了量子糾纏原理的基本都可以判斷為騙局。
由于量子疊加的特點(diǎn)，這些糾纏光子源屬機(jī)率性的。這些熱阻下轉(zhuǎn)換形成的許許多多光子對(duì)中才能有一對(duì)光子是糾纏的，人們甚至難以預(yù)先曉得哪一對(duì)是糾纏光子，只能采用能確定糾纏的偵測(cè)裝置來(lái)加以辨識(shí)，但一旦確認(rèn)該光子對(duì)是糾纏的，糾纏也會(huì)因而檢測(cè)而消失。這也造成現(xiàn)今目前量子通訊的應(yīng)用還存在一些缺陷。
而量子估算則被覺(jué)得是第四次工業(yè)革命的引擎，目前，科學(xué)界普遍覺(jué)得，第四次工業(yè)革命將會(huì)在核聚變、量子技術(shù)、5G、人工智能、基因工程這5者之中誕生。
目前來(lái)說(shuō)，精典計(jì)算機(jī)的發(fā)展早已身陷困局，隨著晶體管容積不斷縮小，計(jì)算機(jī)可容納的元元件數(shù)目越來(lái)越多，形成的熱量也急劇增多。其次，隨著元元件容積變小，電子會(huì)穿過(guò)元元件，發(fā)生量子隧穿效應(yīng)，這引起了精典計(jì)算機(jī)的比特開(kāi)始顯得不穩(wěn)定。
晶體管
科學(xué)家覺(jué)得量子計(jì)算機(jī)可以突破目前的困局，量子估算是一類遵守量子熱學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速物理和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的化學(xué)裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和估算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)每比特非0即1，而在量子計(jì)算機(jī)中，量子比特由于量子疊加的特點(diǎn)，可以以處于即是0又是1的量子疊加態(tài)，這促使量子計(jì)算機(jī)具備傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以想像的超級(jí)算力。
舉個(gè)反例，若果x=0，運(yùn)行A；若果x=1，運(yùn)行B。
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)只會(huì)一次執(zhí)行一種邏輯分支，要么A，要么B，要么兩種情況各運(yùn)行一次。
但在量子計(jì)算機(jī)中，變量X是量子疊加態(tài)，既為1，又為0，因而它可以在一次估算中同時(shí)執(zhí)行A和B。這就是我們說(shuō)的量子比特或則叫量子位。成為了量子信息的計(jì)量單位。
做個(gè)總結(jié)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用0和1，量子計(jì)算機(jī)也是使用0跟1，但與之不同的是，其0與1可同時(shí)估算。古典系統(tǒng)中，一個(gè)比特在同一時(shí)間，不是0，就是1，但量子比特是0和1的量子疊加。這是量子計(jì)算機(jī)估算的特點(diǎn)。
所以假如我們將量子比特的數(shù)目降低到10個(gè)，這么傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)須要估算2^10=1024次。量子計(jì)算機(jī)須要估算多少次呢？
還是1次。
我們?cè)侔蚜孔颖忍財(cái)?shù)加到100個(gè)、1000個(gè)、10000個(gè)乃至更多，看出差別了嗎？現(xiàn)有計(jì)算機(jī)要運(yùn)行上萬(wàn)年的工作量，量子計(jì)算機(jī)只用幾分鐘才能搞定。
目前全球都在想要去把握量子計(jì)算機(jī)，由于它將會(huì)在核試爆模擬、現(xiàn)代裝備武器研發(fā)，航天衛(wèi)星等國(guó)防科技領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，其次它也會(huì)在例如氣象，數(shù)學(xué)，偵測(cè)，材料科學(xué)與估算納米技術(shù)、人工智能、深入學(xué)習(xí)、生物醫(yī)藥、基因工程、金融剖析等新興領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，在未來(lái)的5G甚至6G時(shí)代，它還將發(fā)展為共享服務(wù)器云估算的方式，發(fā)揮它極強(qiáng)運(yùn)算速率和大批量數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)。
所以，我們要明白網(wǎng)路上留傳哪些“量子化肥”、“量子水”、“量子接骨”“量子波動(dòng)速讀”等都是屬于誤導(dǎo)人的詞，量子糾纏的特點(diǎn)并不是這樣使用的，像科普畫(huà)家張軒中就強(qiáng)調(diào)：
量子糾纏與量子波動(dòng)這種概念，與人腦的聯(lián)系還沒(méi)有研究清楚。人的腦部的記憶行為，通常覺(jué)得與神經(jīng)網(wǎng)路中的神經(jīng)元回路有關(guān)，在數(shù)論上稱作支路。這是復(fù)雜系統(tǒng)或則說(shuō)系統(tǒng)科學(xué)研究的內(nèi)容，目前量子熱學(xué)還用不上這個(gè)領(lǐng)域。
最后說(shuō)一下，教育小孩不能急功近利，在現(xiàn)今高壓力的社會(huì)下，父母想要小孩成才是可以理解的，而且不能揠苗助長(zhǎng)，繼而墮入了圈套，因而給兒子起到一個(gè)不好的導(dǎo)向作用。