量子是構成物質的最基本單元，因為具有相干疊加特點，可以形成量子糾纏，與相對論一起，帶來了第二次科學革命。
一旦確定了初始狀態，所有粒子未來的運動狀態都是可以精確預言的，一切風波都是在宇宙大爆燃時就早已確定好的嗎？
個人的努力還有意義嗎？但人其實是有自由意志的，即便是相信一切都是上天注定的人，在過馬路時也會左右看。
雖然對牛頓熱學十分滿意，對其中蘊涵著的決定論，仍持有異議。上世紀初，歸功于普朗克、愛因斯坦、玻爾、海森堡等諸多杰出科學家的共同努力，又一扇科學之門徐徐打開。
人們不禁要問，究竟是哪些改變了牛頓熱學的基本觀念？那就是相對論，和量子熱學。
因為量子是構成物質的最基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可分割，分子、原子、電子、光子等微觀粒子，都是量子的一種表現形態。
一個客體的狀態用0和1表示，如同最簡單的二補碼開和關，只能處于開或則隴右的某一個狀態，即要么是0要么是1。
好比一只貓，要么是生要么是死，不能同時又生又死，這一理論并不適用于量子世界。
在量子世界，一個氫原子的狀態，可以是迸發態和能級的相干疊加，可以0和1狀態同時共存。
量子相干疊加正是量子世界與精典世界的根本區別，由此有了量子熱學不確定原理，一個化學量的值并不能預先確定，而是依賴于采取何種檢測基。
對處于量子糾纏的兩個粒子，對其中一個粒子的檢測結果會頓時確定另一個粒子的狀態，不論它們相距多么遙遠。
這就是量子糾纏，愛因斯坦稱這個現象為幽靈般的超距作用，一個代表團從上海到慕尼黑去訪問量子通訊 優點，假如在飛行途中睡著了，不曉得是途經俄羅斯還是美國。
到上海時，她們會認為又冷又熱，覺得似乎同時穿越了兩條路線。
但若果飛行途中仍然睜著眼睛去看，或則有儀器檢測，這么檢查到的狀態是客機只會處于一條航線上，代表團前往南京時要么覺得冷，要么覺得熱。
疊加原理覺得，一個量子客體可以處于不確定的狀態，也就是說在檢測之前，連上帝都不曉得，觀測者的行為還可以影響體系的演進。
這些顛覆性的認知和相對論一起，帶來了第二次科學革命，從而催生了新的產業轉型。
量子通訊安全速率快，借助量子相干疊加原理所形成的量子保密通訊，成功克服了精典加密技術的內在安全隱患，可以從根本上解決信息安全傳輸問題。
從春秋時期的兵符到古埃及的加密棒，以及羅馬帝國凱撒大帝發明的字符聯通加密術，再到二戰時出現的復雜密碼……人類追求信息安全的步伐未曾停止。
1、為確保被授權的用戶身分不被泄露，可以用加密算法進行身分認證；
2、為保證傳輸過程中信息不被監聽，可以進行傳輸加密；
3、為保證傳輸內容不被篡改量子通訊 優點，可以用加密算法進行數字認證。
現今的信息安全是構建在加密算法或則加密技術的基礎之上，精典加密算法依賴于估算的復雜度，若果估算能力足夠強悍，原則上就會被破解。
以人類的才智難以構造人類自身不可破解的密碼，這是目前精典加密算法面臨的窘境，量子熱學的發展早已為解決這一問題做好了打算。
量子疊加的分身術，具有一個最為直接的應用就是量子保密通訊，借助單光子來傳輸秘鑰。
假如有監聽者想截取單光子，檢測其狀態并發送，這么，單光子都會從原有狀態“0+1”變成0或則1，通訊中都會引入擾動并會被使用者察覺。
精典光通訊中還有一種監聽方式查獲一部份光，讓其余部份繼續傳送，僅對查獲到的部份進行狀態檢測獲取秘鑰信息。
因為單光子不可分割，監聽者不可能就像在精典光通訊中那樣，把訊號分成一模一樣的兩半，監聽也由此失敗。
量子通訊克服了精典加密技術內在的安全隱患，由于其安全性不依賴于估算復雜度，這是原理上無條件安全的一種通訊方法，一旦存在監聽必然被發覺。
單光子的不可分割性和量子態的不可復制性從原理上保證了信息的不可監聽，再結合“一次一密”的加密方式，就可以實現信息的不可破解。
確保了身分認證、傳輸加密以及數字認證等技術手段的無條件安全，要在現實條件下實現遠距離的量子通訊，并非這么簡單。
量子訊號由于不能被復制，所以不能被放大，訊號會隨著傳輸距離的拉長，顯得越來越弱。
寬度為1200公里的商用光纖中，雖然有每秒百億發射率的理想單光子源和完美的偵測器，也須要數百萬年才會傳送一個量子比特。
這樣的傳輸速度似乎不易于遠距離傳輸。如何辦？
一種是借助中繼器進行分段傳輸，另一種是借助衛星中轉進行自由空間單光子傳輸，實現數千公里甚至是全球化的量子通訊。
2016年，隨著全球第一顆量子科學實驗衛星墨子號發射成功，實現信息“絕對安全”的夢想又往前邁入了一步。
今年，千公里級量子秘鑰分發速度達到1kbps，比同距離光纖增強20個數目級。
如今，每秒鐘可以穩定分發十萬個秘鑰甚至幾十萬個秘鑰。
以量子信息技術為代表的第二次量子革命，一定會帶來人類社會物質文明的巨大進步，大數據時代，人類對估算能力的需求與日俱增。
目前人類擁有的估算能力還相當有限，集全世界估算能力的總和都未能在一年內完成對280個數據的窮舉搜索。
與此同時，隨著晶體管的規格逐漸接近納米級，晶體管的電路原理將不再適用。通過超大規模處理器集成的超級計算機因為煤耗驚人，也面臨著發展模式不可持續的困局。
以為例，下一盤棋類須要消耗10噸煤形成的電量。借助量子相干疊加原理，可以構造具有強悍并行估算和模擬能力的量子計算機。
量子計算機的估算能力隨可操縱的粒子數呈指數下降，一臺操縱100個粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可達到目前全世界估算能力總和的100萬倍。
借助萬億次精典計算機分解三百位大數大概須要15萬年，這正是目前廣泛使用的RSA私鑰密碼體系安全性的基石。
現有估算能力難以在短時間內破解密碼，借助同樣工作頻度的量子計算機則只要一秒鐘，一旦量子計算機研發成功，對現有密碼體系的沖擊將是崩潰性的。
量子熱學在提供了破解密碼最鋒利的矛的同時，也為我們提供了信息安全最牢靠的盾，量子通訊的安全性與估算能力無關。
雖然在量子計算機時代，照樣可以保障信息的無條件安全，量子計算機造下來還需時日。
量子估算可為人工智能、密碼剖析、氣象預報、石油鉆探、基因剖析、藥物設計等所需的大規模估算困局提供解決方案。
可闡明量子相變、高溫超導、量子霍爾效應等復雜化學機制，借助高精度的量子信息處理技術，還可對時間、位置、重力等化學信息實現趕超精典技術極限的量子精密檢測。
大幅度提高衛星導航、激光制導、水下定位、醫學檢查和引力波偵測等的確切性和精度。
借助目前最好的傳統自主導航技術，水下航行100天后，定位偏差達數十公里，須要定期下浮使用衛星修正。
借助原子干涉重力儀等高精度量子自主導航系統，水下定位航行能力可急劇提高，不需衛星修正就可實現常年自主導航。
量子是目前信息技術的最前沿，最熱門，最實用的研究領域，量子的作用重要用于量子計算機和量子通信這兩大藍籌股。
第一臺才能趕超一切的計算機量子計算機早已誕生，由中科大、中國科大學-阿里巴巴量子核算實驗室、浙江學院、中科院化學所等單位或公司聯合研發。
研究人員借助自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，建立了針對多光子玻色采樣任務的光量子估算截擊機。
這項產品在全球首次實現了10個超導量子比特的高精度操縱以及運用，這數十倍乃至百倍的超級運算功能，是軍工尖端技術的領域的重大突破。
光量子估算靶機由中國科學技術學院潘建偉團隊打造，在“玻色采樣”速度方面比國際同行推動起碼24000倍。
和精典算法比較，也比人類第一臺電子管計算機和第一臺晶體管計算機運行速率快10—100倍，是歷史上第一臺趕超初期精典計算機的基于單光子的量子模擬機。
量子計算機可以拿來解決密碼破譯、大數據剖析等問題。
實現趕超精典估算能力的量子估算被國際學術界稱為量子稱雄，而這臺模擬機的出現也為實現量子問鼎奠定了堅實的基礎。
這臺量子計算機采用了中級的技術防御技術，在運算速率的登峰造極之下，技術也是不可攻破的。