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继5G之后,又一个新鲜的名词引起大家的关注——量子科技。从顶层设计、战略投资再到人才培养……近年来,全球多国在量子科技领域持续投入。那么什么是量子科技?未来将如何应用在现实生活中?
量子:微观世界里的奇妙“叠加”与“纠缠”
量子是什么?根据量子理论,量子是最小的、不可再分割的能量单位。在我们日常生活的宏观世界里,物体的位置、速度等,都可以通过经典力学精确测算。但在微观量子世界里,却有着截然不同的奇妙物理规则,最有代表性的是“叠加”与“纠缠”。
在宏观世界,任何物体在某一时刻都有确定的状态和位置。但在微观世界,量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。物理学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加:箱子里有一只猫,在宏观世界中它要么是活的,要么是死的。但在量子世界中,它可以同时处于生和死两种状态的叠加。如果用一个人来比喻,他不仅同时处于生和死两种状态的叠加,还可以同时身处多个地点,比如既在北京又在上海。
更难以想象的是,量子的状态还经不起“看”:如果你去测量,它就会从多个状态、多个位置,变成一个确定的状态和位置了。也就是说,如果你打开“薛定谔的箱子”,猫的叠加态就会消失,你会看到一只活猫或一只死猫。而“量子人”的“分身术”也会消失,他会出现在北京或上海。叠加已经很奇妙,但当两个量子“纠缠”在一起,那种奇怪连爱因斯坦都难以接受。根据量子理論,如果两个量子之间形成“纠缠态”,那么无论相隔多远,当一个量子的状态发生变化,另一个也会“瞬间”发生相应变化。