说说量子

    “遇事不决，量子力学”，一句网络流行语的调侃，反映出量子科技的突飞猛进。

    量子不是一种粒子，而是一种性质。具体而言，当一种事物是不连续变化的，我们就说这种事物是量子化的，把它的最小单元称为量子。例如，在日常生活中常见的上台阶，我们只能上一个台阶、两个台阶，而不能上半个台阶。

    量子化是微观世界的本质特征。在宏观世界里连续变化是大多数，但在微观世界里，不连续变化才是默认值。例如，光是由一个个光子组成的，可以有一个光子、两个光子，但不可能有半个光子。原子中电子的能量只能取某些特定的值，不能连续变化，所以这些可取的能量值叫作能级。此外，粒子的电荷、角动量、磁矩等物理量，在大多数情况下也都是量子化的。

    因此，描述微观世界物理规律的科学就叫作量子力学。这是由德国物理学家普朗克在1900年开创的，后来经过爱因斯坦、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等许多科学家的努力，成为物理学的两大基础理论之一。

    世界上，几乎找不到与量子力学无关的地方。量子力学可以解释物质所有的微观宏观性质，如硬度、磁性、导电性，由此催生了大量现代信息技术，如激光、核能、半导体、发光二极管。计算机、手机等的出现都与此相关。

    近年来，量子科技有了全新的内涵。20世纪80年代以来，科学家们开始主动调控和操纵单个粒子，充分挖掘它们的量子特性。例如粒子状态的远程传送、不可破译的信息传输、前所未有的计算能力和测量能力等。这就是新兴的量子信息科学，被称为第二次量子革命。具体而言，它分为量子通信、量子计算、量子精密测量三大部分。

    说到量子通信，中国走在世界前列，例如2016年发射的“墨子号”量子科学实验卫星，是世界首创；量子计算是目前全世界最热门的科研领域之一，我国科学家研发的“九章”系列量子计算原型机，在光量子计算方面国际领先；量子精密测量离大家的生活最近，例如卫星导航，其中的核心技术就是原子钟——人类目前最精确的计时装置，是一种典型的量子精密测量技术。

    量子科技拥有广阔的发展空间。跨越百年的量子科技，还将源源不断创造更多惊喜。

    （《人民日报海外版》2.12 袁岚峰）