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量子叠加

量子叠加,就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的“薛定谔的猫”理论曾经形象地表述为“一只猫可以同时既是活的又是死的”。

量子简介

量子科学,对绝大多数人来说十分高冷。但当它与信息技术相连,就与我们每个人息息相关。当今社会,信息的海量传播背后也充斥着信息泄露的风险。而量子科学则为信息安全提供了“终极武器”。

问:量子究竟是什么?

答:量子是构成物质的基本单元,是能量的最基本携带者,不可再分割。

量子是物质的最基本构成单元,或者说是能量的最基本携带者。所有的微观粒子,包括分子,原子电子光子都是量子的一种表现形态。举个简单的例子,我们每天都要喝水,把一杯水分成一半,然后四分之一,一直细分下去,就变成一个个水分子了,而水分子本身就是量子的范畴。

构成世界的所有物质都是由很小的微粒子组成的,所以从某种程度上讲,人类就是一个庞大量子的集合体,整个世界也是由量子组成的。因为已经是最小的单位了,所以量子不能再被分割。

主要内容

比如,光子是光能量的最小单元,不存在“半个光子”,同理,也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等等。

——量子纠缠,类似孙悟空和他的分身,二者无论距离多远都“心有灵犀”。当两个微观粒子处于纠缠态,不论分离多远,对其中一个粒子的量子态做任何改变,另一个会立刻感受到,并做相应改变。

小小的量子有一个非常奇怪的特性,那就是量子叠加。在我们熟悉的经典世界里,一切都是确定性的,比如说一只猫,它要么是死的,要么是活的。再比如说,你在一栋三层楼里,在某一个具体的时间点,你只可能在其中的一个地点。

但在量子世界却完全不同,只要没有人来干扰(这一说法叫测量或者观察),你的状态就是不确定的。一只猫既可以是死的,也可以是活的,还可以处在死和或的叠加状态上(参考薛定谔的猫),而你也可以同时在三层楼的任何地点。因为这些不确定性,所以量子不能被准确复制。

参考资料

全球首颗量子卫星成功发射 带你了解神奇的量子世界.新华网.2018-09-20

诡异的量子叠加和量子纠缠,大自然并不禁止远超光速的瞬间移动.搜狐-科技.2018-09-20