“量子”到底是什么？它颠覆了我们太多的传统认知！

如果你是科学爱好者，一定会非常熟悉“量子”的概念！甚至可以这样说，即使你对科学毫无兴趣，生活中也会听说过“量子”这个词语。“量子”已经与我们的生活息息相关，也成为高科技的代表，成为很多人茶余饭后的谈资。

但究竟什么是“量子”？它是一种基本粒子吗？这样的问题恐怕需要一定的物理学知识才能解答，否则很容易望文生义，误解了“量子”的本意。

单从字面上来看，量子似乎与分子，原子，质子，中子，电子等一样都是微观粒子，事实上并不是这样的，量子并不是一种微观粒子！

那么量子到底是什么呢？简单说，量子是一种物理概念，并不是具体的物体。物理学是这样定义的，量子似乎一个物理量上存在最小的不可分割的基本单位，如果一个物理量存在这样的单位，我们就称这个物理量是可以量子化的，这个不可分割的最小的单位就被称为“量子”。

用一个宏观例子能更通俗地理解量子的概念。假如全体人类就是一个物理量，那么我们每个人就是不可分割的最小单位，你我都是量子，因为一个人不可能再进行分割，强行分割也就不是人了！

还有我们平时使用最多的现金，如果现金是一个物理量，那么一分钱就是不可分割的单位，也就是量子，因为一分钱不可分割，半分钱是没有意义的！

如此通俗地解释过后，相信很多人对量子的概念都有了更深的认知。但事实上远非如此，量子的定义很好理解，但与量子有关的概念很难让人理解，因为量子的相关概念完全颠覆了我们在宏观世界的认知。

在我们生活的宏观世界，我们观察到的任何变化都是连续的，比如一辆汽车从你身边呼啸而过，汽车与你的距离是连续变化的，同时汽车的速度也是连续变化的。还有一颗小树苗长成参天大树也是连续变化的，不可能跳跃式生长。

但在微观世界（量子世界），一切变得如此诡异，因为量子概念的存在，量子世界是不连续的，物理量的变化是离散的，跳跃式的。最常见的例子就是电子跃迁。电子在原子核外层规范随机出现，但这种随机也是受约束的，并不是随意出现在任何地方，而是按特定的轨道出现的，只能从一个轨道直接跃迁到另一个轨道，而不能出现在两个轨道之间。也就是说，电子是从一个轨道直接“瞬移”到另一个轨道的，中间没有过程速度之说。

如果电子的这种行为出现在宏观世界，你就知道有多诡异了。就好比你在客厅看电视，你妈妈在厨房做饭，突然你妈妈出现在你面前，没有任何走动的过程，你是不是会被吓破胆？

我们经常所说的光子其实是“光量子”的简称，因为光也是可以量子化的物理量，光子就是光的最小单位，光在传递的过程中也不是连续的，而是一份一份的。而光其实就是能量，这意味着能量也是离散的，并不是连续的。

量子有以下重要基本特征。

一，量子叠加。在我们生活的宏观世界，任何物体都只可能有一种状态，比如说你在玩电脑，你只可能在电脑前，不可能再出现在其他地方，这是一个基本生活常识。

但在量子世界，一切都完全不同，一个量子可以同时拥有多种状态，同时出现在不同的地方。而一旦我们想要观察看看量子究竟处于什么状态，量子马上就坍缩为其中一种状态，从不确定性坍缩为确定性。

这就好比在宏观世界，你既可以在家里看电视，同时也可以在学校上课，还可以在网吧玩游戏。如何确定你的状态呢？只有去观测，一旦实施观测，你的状态就确定了！

量子的这种特性如此诡异，难怪爱因斯坦会如此反驳波尔：不看月亮是它就不在那里吗？

在宏观世界当然不可能（其实也是有可能的，但可能性太小太小了，完全可以忽略不计），但在微观世界这种现象到处可见。

在微观世界，正是因为量子叠加的存在，量子可以同时处理多个事件，而利用量子的这种特性可以大大提升计算机的计算速度，这也是量子计算机的颠覆性所在。

量子计算机的速度远超如今我们使用的普通计算机，到底有多快？举个例子就知道了。比如说用现代计算机分解一个300位的数，需要十几万年的时间才可以完成，而用量子计算机只需要几秒钟就能完成！

量子纠缠。何为“量子纠缠”？当几个量子发生相互作用后，就会成为一个不可分割的整体，处于纠缠态，不能单独描述其中一个量子的特性。无论量子之间相距多远，整体状态不会发生改变。其中一个量子的状态发生改变，其他量子的状态立刻也会跟着发生相应改变，以保证量子的整体性不会改变！量子之间就好像有“心灵感应”一样，能瞬间感应到彼此！

比如说，即便两个纠缠的量子分别被放在宇宙的两端，只要其中一个量子的自旋方向发生改变，另一个量子的自旋方向也会跟着马上发生变化。

而一旦我们对其中一个量子进行观测，量子的状态马上确定下来，同时量子之间的纠缠关系立刻消失，整体性也不复存在，两个量子不再有任何关系！

量子的这种纠缠态通常会被应用在量子密钥分发领域，极大地提升保证信息的安 全系数。一旦信息被窃听（也就是观测），量子纠缠作用马上就会消失，这样信息的分发者立刻就能知道有人在窃听盗取信息了！理论上这种信息分发的安 全系数可以是百 分之 百的。

量子隧穿。何为“量子隧穿”？用宏观世界的例子更好理解。比如说在我们的宏观世界，赤手空拳的你在面对一堵10米高的墙时，无论如何是不可能翻越过去的，用微观世界的术语就是：10米远远超出了你的“能量势垒”！

但在微观世界一切大不一样。量子（还有各种微观粒子）有一定几率突破自己的“能量势垒”，直接“翻越过去”。这种几率虽然并不大，但由于微观粒子数量太庞大了，能突破能量势垒的微观粒子绝 对数量也会很多的。

在我们的太阳内部，1500万度的高温本来是远远达不到核聚变条件的，但正是因为量子隧穿效应，总有一些微观粒子突破“1500万度”的低温约束发生核聚变。

量子隧穿效应早已经应用在我们日常使用的产品当中，比如最常见的半导体，扫描隧道显微镜等产品。

随着科学家对量子力学的深入研究，将会有越来越多的量子产品出现在我们身边，在不远的未来很可能引发新一轮技术革命！