能量的国际单位 科普：量子并非无所不能，这些产品你来猜猜看是真是假 塑料橡胶

科普：量子并非无所不能，这些产品你来猜猜看是真是假

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量子无处不在，但并非无所不能

如今，市场上充斥着各种所谓与“量子”有关的“高科技产品”——从量子能量水、量子鞋垫、量子袜、量子空气净化器，到抽象的量子医学、量子保健、量子能量植入等。这些“量子＋”概念的产品，真的如宣传那么神奇吗？

这两年我们国家量子科学研究喜遇丰收好年景，我国研制的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”量子卫星顺利升空，利用“墨子号”，中国科学技术大学潘建伟、彭承志等带领的团队在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验；此外，还成功与奥地利实现了世界首次洲际量子保密通信，人类第一次在1400公里的外太空进行远距离的星地双向量子通信。

而在量子计算的舞台上，中国科学技术大学潘建伟团队的突破更是受人瞩目，他们研制出了世界上第一台针对多光子“玻色取样”任务的超越早期经典计算机的单光子量子模拟机，在刚刚过去的元旦，这项突破性进展，继去年“‘墨子号’飞向太空”之后，又一次入选习大大新年贺词。

量子的原理到底是怎样的？我们不妨来了解一下。

量子是构成物质的最基本单元，也是我们人类了解这个世界的一种途径。1900年以前，人们认为物质和能量是连续变化的。但是，随着新的实验现象的出现，人们开始重新审视过去的固有观念，物理学基本理论的革命性风暴拉开了序幕。1900年，为了解决黑体辐射问题，物理学家普朗克提出了“能量的最小单元”的假设，并将其命名为“量子”，这种说法一直沿用至今。在微观世界里，物质和能量的基本单位，被称为量子，例如光的基本能量单位光子。

随着量子物理学的发展和实验能力的进步，现如今的物理学家已经可以在实验室里对微观世界的基本粒子进行自主操纵。非常有趣的是，一个量子可以同时处于多种状态，学术界称之为“相干叠加”。例如，一个光子它可以同时在北京和纽约出现。更令人费解的是，多个量子还可以处于纠缠的状态，它们之间可以保持一种超时空的关联。爱因斯坦把这个现象称为“遥远地点之间的诡异互动”。

在科学家们的努力下，量子原理为我们带来的新技术，已成为信息、物质、能源、生命等领域技术创新的源泉。

量子被应用在了哪些方面

那么，量子究竟已经被应用在哪些方面了呢？

首先，就是大家耳熟能详的量子通信。

咱们的“墨子号”量子通信卫星就是这方面最突出的成果啦。我们利用单光子的不可分割性和量子态的不可克隆性，从原理上保证了信息的不可窃听和不可破解，因此从根本上确保了通信的无条件安全。

第二个方面，就是量子计算。

量子计算是利用量子力学的原理，如量子叠加性，量子纠缠等，进行数据和信息处理的一种全新的计算方式。大数据时代，人类对计算能力的需求与日俱增，但是目前人类拥有的计算能力还相当有限。而量子计算中，量子比特可以同时处在0和1的叠加态，因此，随可操纵的粒子数增加，量子计算的能力相比于经典计算具有指数级的加速：对特定问题的处理上，在中小规模（~50比特）的情况下即可打败目前最快的天河二号超级计算机，若量子计算机实现操纵100个粒子，对特定问题的处理能力将达到目前全世界计算能力总和的100万倍。

第三个方面就是量子精密测量。

量子精密测量可以打破重力、时间、位置等物理量测量的经典极限，大幅度提高卫星定位、潜艇导航、医学检测和引力波探测等的测量精度。例如，在潜艇导航方面，利用量子精密测量技术，航行100天后定位误差小于1公里，无需定期通过上浮进行卫星修正，有利于长期潜伏。

以上提到的有关量子信息的研究，除了量子通信现在慢慢走向国防、金融等应用领域，其他的技术仍然处于基础研究阶段。