世界量子日 | 为何让科学家“捉摸不透”？揭开量子的神秘面纱本文转自：北京科技报今天是

本文转自：北京科技报
今天是第二个世界量子日，为什么科学家们称没有人真正理解量子？与我们有什么关系？目前我国量子科技处于什么地位？一起来了解>>>
整理/新媒体编辑段大卫
4月14日是世界量子日，之所以世界量子日选在4月14日，是因为普朗克常数4.135667696×10-15eV·s, 约化为4.14 ，虽然这个数字现在修订为更准确的另一长串数字了。如果用国际单位，普朗克常数是6.62607015×10-34J·s 。它是由来自65个以上国家的科学家在2021年发起的一项倡议，将以后每年的4月14日作为“世界量子日” ，目的是为了激发人们对量子科技的兴趣和热情，提高公众对量子科学已经和将要对社会产生的积极影响的认识，是一个国际性关注量子科技的活动。量子是什么？它是如何改变了我们？目前我国量子科技处于什么地位？
“神秘”的量子世界
认识量子科技先要从量子说起。量子是什么？根据量子理论，量子是构成物质的最基本单元，是能量的最基本携带者，不可分割。一个事物如果存在最小的不可分割的基本单位，我们就可以说它是量子化的，并把最小单位称为量子。
所有人们所熟知的分子、原子、电子、光子等微观粒子，都是量子的一种表现形态。

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（图片来源：视觉中国）
中科院物理所研究员曹则贤在2020新年跨年科学演讲中曾打过这样一个比方，我们生活中可以见到的感?知到?的事物，包括光和能量的最小单位都能称之为量子。就像我们远处看鱼群是乌央乌央的一片黑，但是放大了看就是一条一条的鱼，这就可以说是鱼群的量子。
在中国科学技术大学副研究员、科普专家袁岚峰看来，量子的本意是个数学概念，简言之就是“离散变化的最小单元” 。
什么叫“离散变化”？袁岚峰这样解释：我们统计人数时，可以有一个人、两个人，但不可能有半个人、1／3个人。我们上台阶时，只能上一个台阶、两个台阶，而不能上半个台阶、1／3 个台阶。这些就是“离散变化” 。对于统计人数来说，一个人就是一个量子。对于上台阶来说，一个台阶就是一个量子。如果某个东西只能离散变化，我们就说它是“量子化”的。
不同于我们认识的宏观世界，人们发现在量子这一微观世界中许多实验现象违背常识，完全无法用经典物理诠释。比如，根据经典物理学，一个客体的状态（用0和1表示）就像最简单的二进制开和关，只能处于开或者关中的某一个状态，即要么是0要么是1 ，这就好比一只猫，要么是生要么是死，不能同时“又生又死” 。
但这一理论并不适用于量子世界：在量子世界中，一只猫可以处于又生又死的叠加状态。这种所谓的量子相干叠加正是量子世界与经典世界的根本区别。
更为神奇的是，这种叠加状态极其脆弱，一旦有人去测量，它就会立刻从叠加状态变为确定状态。

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▲掷骰子的结果是无法预测的，因为它对细节（例如手的动作）敏感。由于这部分信息未知，因此对于实际目的，掷骰子是随机的。(图片来源：视觉中国)
为了解这个问题，假设你有一个粒子和两个探测器，一个在左边，一个在右边。如果将粒子向左发送，则左检测器会发出滴答声。如果将粒子向右发送，则右检测器会发出咔哒声。但在量子力学中，你可以?做的?不止这些：你可以让一个粒子同时处于两种状态。例如，你可以通过分束器（beam-splitter ）发射粒子，这样之后它就可以既向左运动又向右运动。物理学家说粒子是左右“叠加”的。