科普篇：一文看懂量子力學，量子信息，量子科技

這兩天，關於量子的各種信息刷爆了所有自媒體。中央10月16日下午就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。領導人強調推動量子科技發展的重要性，把握大趨勢，下好先手棋。

然而，網上一堆關於量子，我們看到了量子力學、量子信息、量子科技，有時候真的會讓人看的一頭霧水，不知所云。

我們先來看什麼是「量子」？量子其實就是「離散變化的最小單元」。什麼是離散變化呢，它是一個數學概念。比如我們要統計某種動物，可以有一隻貓、兩隻貓、三隻貓……但是你不能出現半隻貓。又比如統計商場裡的人數，一個人、兩個人、三個人……同樣你不能出現半個人，三分之一個人等等。如果某個東西只能離散變化，我們就說它是「量子化」的。

OK，那麼量子力學是什麼呢？

描述微觀世界必須用量子力學，宏觀物質的性質又是由其微觀結構決定的。因此，不僅研究原子、分子、雷射這些微觀對象時必須用量子力學，而且研究宏觀物質的導電性、導熱性、硬度、晶體結構、相變等性質時也必須用量子力學。

現代社會碩果纍纍的技術成就，幾乎全都與量子力學有關。你打開一個電器，導電性是由量子力學解釋的，電源、晶片、存儲器、顯示器的工作原理是基於量子力學的。走進一個房間，鋼鐵、水泥、玻璃、塑料、纖維、橡膠的性質是由量子力學決定的。登上飛機、輪船、汽車，燃料的燃燒過程是由量子力學決定的。研製新的化學工藝、新材料、新藥，都離不開量子力學。

那麼，量子信息又是怎麼樣的呢？

簡單來說，量子信息是量子力學和信息科學的一門交叉學科。

「量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果,發揮量子相干特性的強大作用,探索以全新的方式進行計算、編碼和信息傳輸的可能性,為突破晶片極限提供新概念、新思路和新途徑。量子力學與信息科學結合,不僅充分顯示了學科交叉的重要性, 而且量子信息的最終物理實現, 會導致信息科學觀念和模式的重大變革。

事實上,傳統計算機也是量子力學的產物,它的器件也利用了諸如量子隧道現象等量子效應。但僅僅應用量子器件的信息技術,並不等於是所說的量子信息。量子信息主要是基於量子力學的相干特徵,重構密碼、計算和通訊的基本原理。」

其實量子科技也就是量子信息的各種發展技術。量子科技三大領域：計算、通信、測量。

科技強國是近幾年來我國一直強調的戰略重點，當今世界正經歷百年未有之大變局，科技創新是其中一個關鍵變量。量子科技也是一項具備高技術含量的新興產業，業內人士認為，全新發布的國家戰略有望提升我國在量子技術基礎研究方面的能力，縮短與西方國家的差距，尤其是在發展量子計算機方面，將加速趕超。