基本概念 1、量子
量子是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特點(diǎn)的最小單元，很多人可能不明白這句話是哪些意思，簡單的說不論是原子，質(zhì)子，分子都可以叫量子。
地磁場最小粒子是光子，并且光子是有規(guī)律的進(jìn)行著某種變化，所以我們可以把光子稱之為地磁場的量子。
2、量子態(tài)
量子態(tài)就是量子狀態(tài)，即微觀粒子所可能具有的狀態(tài)——能量狀態(tài)。原子中的電子具有基態(tài)狀態(tài)，即是說這種電子的能量是量子化的，電子只可能具有某條基態(tài)所對(duì)應(yīng)的能量。晶體的電子具有能帶狀態(tài)，即是說這種電子的能量也是量子化的，但電子只可能具有某個(gè)能帶中的某條基態(tài)所對(duì)應(yīng)的能量。
好比在一個(gè)寢室中有許多座位，某個(gè)中學(xué)生可以去搶占某個(gè)座位，某個(gè)座位也可以空著。這里的座位就相當(dāng)于量子態(tài)量子物理學(xué)是什么概念，學(xué)生就相當(dāng)于微觀粒子。
3、態(tài)疊加與坍縮、量子糾纏
量子力學(xué)最神秘的3個(gè)謎團(tuán)就是態(tài)疊加與坍縮、單體態(tài)疊加與量子糾纏。
3.1 態(tài)疊加與坍縮，量子力學(xué)離不開意識(shí)，意識(shí)是量子力學(xué)的基礎(chǔ)。
量子力學(xué)的第一個(gè)怪異現(xiàn)象稱作態(tài)疊加原理和坍縮。經(jīng)過這么多年的唯物主義教育，我們的思維常常是較真的，每當(dāng)提到一個(gè)物體，我們一般覺得這個(gè)物體存在的空間位置就是絕對(duì)客觀的，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。比如舉一個(gè)簡單的事例：你的女兒現(xiàn)今家里還是在廣場？按照生活經(jīng)驗(yàn)媽媽肯定在這兩個(gè)位置中的一個(gè)，兩者必居其三。
但把這個(gè)問題置于量子力學(xué)里就不一樣了，量子力學(xué)的思想如同是你的兒子即在家又不在家，即在廣場又不在廣場，你要想知道媽媽到底在哪，就務(wù)必要回家瞧瞧或則打一個(gè)電話問問。那么這個(gè)舉動(dòng)就是觀察的動(dòng)作。一旦你觀察了，你媽媽的位置就確定了，家里和廣場必居其三。那么父母這個(gè)不確定的狀態(tài)就是態(tài)疊加，你一觀察狀態(tài)確定了，就是量子坍縮。
最早的雙縫實(shí)驗(yàn)證明了光的波粒二象性，在后來科學(xué)家們?cè)谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行了單獨(dú)粒子的雙縫實(shí)驗(yàn)、量子擦除實(shí)驗(yàn)等越來越精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后居然發(fā)覺了一個(gè)電子在不被觀測時(shí)可以同時(shí)通過兩個(gè)空隙，但一旦實(shí)時(shí)觀測以后才會(huì)選擇一個(gè)空隙通過。
也就是說，電子在沒有被觀測的時(shí)侯，也是處于疊加態(tài)，就是沒有客觀的確定狀態(tài)，但是一旦被觀察，就會(huì)坍縮成固定狀態(tài)。這就是量子力學(xué)很奇特的現(xiàn)象之一態(tài)疊加與坍縮。
3.2 單體的疊加態(tài)：薛定諤的貓
在1935年，奧地利有一個(gè)物理學(xué)家叫薛定諤，這個(gè)人也是量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，他提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)——薛定諤的貓。那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)到底是哪些呢？
他大膽地構(gòu)想：如果把一個(gè)活蹦爛跳的兔子置于一個(gè)密封的袋子里，事先在袋子里安裝一種特殊裝置，這個(gè)裝置就是一個(gè)原子核和毒氣觸發(fā)系統(tǒng)，原子核有50%的可能性要衰變，一旦原子核衰變，就會(huì)發(fā)射一個(gè)粒子，粒子都會(huì)觸發(fā)毒氣裝置。
那么我們開始提問了，既然毒氣有50%的可能釋放，貓又在密封的袋子里，那么此時(shí)貓是死是活呢？那么這就是一個(gè)既死且活的貓。
這個(gè)推論與我們一般的思維是嚴(yán)重背離的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)牛就牛在思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，50%的機(jī)率有效規(guī)避了人們用概率論的確定性推理。試驗(yàn)雖然告訴人們，物質(zhì)的存在的狀態(tài)必須要引入觀測，引入意識(shí)能夠確定。
3.3多體的疊加態(tài)：量子糾纏
母親到底在家還是在廣場，薛定諤的貓到底是死了還是活的，這是同一事物處于疊加的狀態(tài)，那么兩個(gè)以上事物她們都處于不同狀態(tài)的疊加，而且她們之間還存在明晰的關(guān)系。那么這些多提的疊加態(tài)就是——量子糾纏。
我們繼續(xù)用宏觀事物假定微觀粒子，我們可以假定一個(gè)中國人買了一雙鞋，這個(gè)中國人把一只鞋寄送給了美國的一個(gè)人，另一支鞋寄送給了一個(gè)俄羅斯人。當(dāng)然在收到電郵后，美國人和美國人沒有打開寄送時(shí)，誰也不知道收到的是雙腳的還是雙腳的。但是只要法國人打開包裹，看見自己的是雙腳時(shí)，不用問能夠曉得雙腳的給了美國的人。同理也是這么。
就是說，我們倘若能把同一個(gè)量子體系，或者一個(gè)顆粒衰變成好多粒子，讓她們分散在宇宙各地，在未施行觀測之前，我們永遠(yuǎn)不會(huì)曉得也不會(huì)在乎那些粒子的狀態(tài)，但是一旦你觀測了其中一顆粒子，其他未被觀測的粒子也會(huì)頓時(shí)調(diào)整自己的狀態(tài)，與被觀測的粒子狀態(tài)相應(yīng)。
這就是我國科學(xué)家潘建偉院士主導(dǎo)的量子隱形傳輸技術(shù)——量子保密通信技術(shù)的理論根據(jù)。眾所周知，2016年我國發(fā)射了世界首顆量子衛(wèi)星——墨子號(hào)，墨子號(hào)的任務(wù)就是進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)和在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。
量子估算究竟是個(gè)哪些鬼？
量子估算 量子計(jì)算機(jī)怎么工作
量子計(jì)算機(jī)是基于量子比特的，量子比特按照量子物理學(xué)的兩個(gè)關(guān)鍵原理進(jìn)行操作：疊加和糾纏。疊加意味著每位量子位可以同時(shí)表示一個(gè)1和一個(gè)0。糾纏意味著疊加的量子比特可以互相關(guān)聯(lián)，也就是說，一個(gè)狀態(tài)（無論是1還是0）可以取決于另一個(gè)的狀態(tài)。利用這兩個(gè)原理，量子位可以作為更復(fù)雜的開關(guān)，使量子計(jì)算機(jī)的功能可以讓她們解決使用現(xiàn)今計(jì)算機(jī)無法解決的困局。
量子計(jì)算機(jī)中類似于比特的單位是量子比特（qubit），相對(duì)于比特中儲(chǔ)存的信息只能是“1”和“0”兩種狀態(tài)量子物理學(xué)是什么概念，量子比特中儲(chǔ)存的信息可能是“1”也可能是“0”，換句話說，就是量子比特里儲(chǔ)存的信息可以既是0，又是1。因此，一個(gè)量子比特可以同時(shí)表示1和0兩個(gè)數(shù)，兩個(gè)量子比特可以同時(shí)表示0、1、2、3四個(gè)數(shù)，n個(gè)量子比特則可以同時(shí)表示2N個(gè)數(shù)，而且隨著n的降低，其表示信息的能力將指數(shù)上升，例如，一個(gè)250量子比特的存儲(chǔ)器（由250個(gè)原子構(gòu)成）可能儲(chǔ)存的數(shù)將達(dá)到2250,比現(xiàn)有已知的宇宙中全部原子數(shù)量還要多。
由于物理估算可以同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器中全部的數(shù)據(jù)進(jìn)行，因此，量子計(jì)算機(jī)在施行一次的運(yùn)算中可以同時(shí)對(duì)2N個(gè)輸入數(shù)進(jìn)行物理運(yùn)算。其療效相當(dāng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)重復(fù)施行2N次操作，或者采用2^N個(gè)不同處理器推行并行操作。而這就是量子計(jì)算機(jī)為何會(huì)這么快的秘密。
量子狀態(tài)
量子位必須被原子，離子（電子數(shù)目太多或太少的原子），甚至更小的物質(zhì)（如電子和光子（能量包））所存儲(chǔ).
本文的儲(chǔ)存載體是光子。
量子如何控制它
利用激光束，電磁場，無線電波和各類其他技術(shù)來包含原子和改變它們的狀態(tài) 。
例如： 1、用量子點(diǎn)做量子比特 ，它是納米級(jí)微小的半導(dǎo)體粒子，其內(nèi)部可以控制單個(gè)電荷載流子，電子和空穴（缺失電子）。 2、通過所謂的離子阱來形成量子比特：你從一個(gè)原子中加入或則除去一個(gè)電子來形成一個(gè)離子，把它穩(wěn)定在一種激光聚光燈下（所以它被鎖定在一個(gè)特別明亮的尾燈里，像一個(gè)納米級(jí)的小貓唱歌），然后把它轉(zhuǎn)換成不同的狀態(tài)激光脈沖。