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“量子”到底是什么？它顛覆了我們太多的傳統(tǒng)認(rèn)知

如果你是科學(xué)愛好者，一定會非常熟悉“量子”的概念！甚至可以這樣說，即使你對科學(xué)毫無興趣，生活中也會聽說過“量子”這個(gè)詞語。“量子”已經(jīng)與我們的生活息息相關(guān)，也成為高科技的代表，成為很多人茶余飯后的談資。
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但究竟什么是“量子”？它是一種基本粒子嗎？這樣的問題恐怕需要一定的物理學(xué)知識才能解答，否則很容易望文生義，誤解了“量子”的本意。
單從字面上來看，量子似乎與分子，原子，質(zhì)子，中子，電子等一樣都是微觀粒子，事實(shí)上并不是這樣的，量子并不是一種微觀粒子！
那么量子到底是什么呢？簡單說，量子是一種物理概念，并不是具體的物體。物理學(xué)是這樣定義的，量子似乎一個(gè)物理量上存在最小的不可分割的基本單位，如果一個(gè)物理量存在這樣的單位，我們就稱這個(gè)物理量是可以量子化的，這個(gè)不可分割的最小的單位就被稱為“量子”。
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用一個(gè)宏觀例子能更通俗地理解量子的概念。假如全體人類就是一個(gè)物理量，那么我們每個(gè)人就是不可分割的最小單位，你我都是量子，因?yàn)橐粋€(gè)人不可能再進(jìn)行分割，強(qiáng)行分割也就不是人了！
還有我們平時(shí)使用最多的現(xiàn)金，如果現(xiàn)金是一個(gè)物理量，那么一分錢就是不可分割的單位，也就是量子，因?yàn)橐环皱X不可分割，半分錢是沒有意義的！
如此通俗地解釋過后，相信很多人對量子的概念都有了更深的認(rèn)知。但事實(shí)上遠(yuǎn)非如此，量子的定義很好理解，但與量子有關(guān)的概念很難讓人理解，因?yàn)榱孔拥南嚓P(guān)概念完全顛覆了我們在宏觀世界的認(rèn)知。
在我們生活的宏觀世界，我們觀察到的任何變化都是連續(xù)的，比如一輛汽車從你身邊呼嘯而過，汽車與你的距離是連續(xù)變化的，同時(shí)汽車的速度也是連續(xù)變化的。還有一顆小樹苗長成參天大樹也是連續(xù)變化的，不可能跳躍式生長。
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但在微觀世界（量子世界），一切變得如此詭異，因?yàn)榱孔痈拍畹拇嬖冢孔邮澜缡遣贿B續(xù)的，物理量的變化是離散的，跳躍式的。最常見的例子就是電子躍遷。電子在原子核外層規(guī)范隨機(jī)出現(xiàn)，但這種隨機(jī)也是受約束的，并不是隨意出現(xiàn)在任何地方，而是按特定的軌道出現(xiàn)的，只能從一個(gè)軌道直接躍遷到另一個(gè)軌道，而不能出現(xiàn)在兩個(gè)軌道之間。也就是說，電子是從一個(gè)軌道直接“瞬移”到另一個(gè)軌道的，中間沒有過程速度之說。
如果電子的這種行為出現(xiàn)在宏觀世界，你就知道有多詭異了。就好比你在客廳看電視，你媽媽在廚房做飯，突然你媽媽出現(xiàn)在你面前，沒有任何走動的過程，你是不是會被嚇破膽？
我們經(jīng)常所說的光子其實(shí)是“光量子”的簡稱，因?yàn)楣庖彩强梢粤孔踊奈锢砹浚庾泳褪枪獾淖钚挝唬庠趥鬟f的過程中也不是連續(xù)的，而是一份一份的。而光其實(shí)就是能量，這意味著能量也是離散的，并不是連續(xù)的。
量子有以下重要基本特征。
第一，量子疊加。在我們生活的宏觀世界，任何物體都只可能有一種狀態(tài)，比如說你在玩電腦，你只可能在電腦前，不可能再出現(xiàn)在其他地方，這是一個(gè)基本生活常識。
但在量子世界，一切都完全不同，一個(gè)量子可以同時(shí)擁有多種狀態(tài)，同時(shí)出現(xiàn)在不同的地方。而一旦我們想要觀察看看量子究竟處于什么狀態(tài)，量子馬上就坍縮為其中一種狀態(tài)，從不確定性坍縮為確定性。
這就好比在宏觀世界，你既可以在家里看電視，同時(shí)也可以在學(xué)校上課，還可以在網(wǎng)吧玩游戲。如何確定你的狀態(tài)呢？只有去觀測，一旦實(shí)施觀測，你的狀態(tài)就確定了！
量子的這種特性如此詭異，難怪愛因斯坦會如此反駁波爾：不看月亮是它就不在那里嗎？
在宏觀世界當(dāng)然不可能（其實(shí)也是有可能的，但可能性太小太小了，完全可以忽略不計(jì)），但在微觀世界這種現(xiàn)象到處可見。
“量子”到底是什么？它顛覆了我們太多的傳統(tǒng)認(rèn)知
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在微觀世界，正是因?yàn)榱孔盈B加的存在，量子可以同時(shí)處理多個(gè)事件，而利用量子的這種特性可以大大提升計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度，這也是量子計(jì)算機(jī)的顛覆性所在。
量子計(jì)算機(jī)的速度遠(yuǎn)超如今我們使用的普通計(jì)算機(jī)，到底有多快？舉個(gè)例子就知道了。比如說用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)分解一個(gè)300位的數(shù)，需要十幾萬年的時(shí)間才可以完成，而用量子計(jì)算機(jī)只需要幾秒鐘就能完成！

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