現代物理學的兩大支柱，一個是耳熟能詳的愛因斯坦相對論，另一個便是如今經常被提起的量子理論。

量子到底是什么玩意兒，它們又是怎么來的呢？

19世紀的最后一天，世界著名科學家齊聚一堂開表彰會，在互相吹捧中個個都以為自己成了終結者——物理學的終結者。

“物理學大廈已經落成，以后就剩下一些敲敲打打的修飾工作了。”

意思是所有得科學都被搞的差不多了，后人都不需要干活了！

實際上呢，還有兩個關鍵問題未得到答案。

第一個，聲音靠空氣傳播，太陽光靠什么傳到地球？

第二個，輻射能量是不連續的。

物理學家被迫提出各種假設來解釋這兩種現象。

于是第一個問題誕生了相對論，第二個問題誕生了量子力學。

這兩套理論研究和衍生的對象是光，理論基礎是波粒二象性。這套理論支持所有的粒子既有粒子性也具有波動性。

但這套理論與已經得出的電子、質子、原子理論完全不同，按此往下想，以前所有的物理學將全部被推翻。

科學家腦殼一下子大了，自己推翻自己的所有事小，物理學一夜回到解放前事大。

全球科學家迷茫和彷徨至極。

這時，一個叫玻爾的人提出一套模型，并在氫原子上證實了其實微觀世界的電子軌道也是不連續的，是一段一段的。

科學家第一反應是那邊涼快你到那邊待著，因為玻爾是一個足球運動員。

最后，當玻爾的理論被證明真的是正確的，并因此獲得諾貝爾獎時，全球物理學家徹夜歡慶，載歌載舞，仰天長嘯，我們是科學家，我們沒有錯，我們就不會犯錯。

那一年的丹麥鋪天蓋地報道“我國足球運動員獲得諾貝爾物理學獎。”

中國國足汗顏啊，干啥啥不行，吃飯第一名……

西方球員，踢完足球該搞科研搞科研，該開公司開公司， 足球是副業；

伊拉克、敘利亞、阿富汗球員踢完足球該扛槍扛槍，該鉆防空洞鉆防空洞，足球是副業；

中國國足踢完足球該喝酒喝酒，該把妹把妹，足球是副業。

在1900年，德國物理學家馬克斯·普朗克正式提出了量子理論，自此為人類開啟了探索“微觀世界規律”的“新物理革命”。

各位，什么是量子？“量子”的意思其實就是不連續的，一段一段的意思。

量子是物體最小的、不可再分割的能量單位。

物理書上提到的分子、原子、電子都是量子的不同形式。

微觀世界中，我們的世界全部由量子組成，我們每個人也都是純量子產品。

那量子有什么功能？舉個例子，日本漫畫《七龍珠》里面孫悟空從界王神大人那里學到的瞬間移動，大家應該都看過。

但你知道否，量子能讓物體的瞬間移動從虛幻成為真實。

打個比方來解釋量子，我們拿一塊鉆石按照量子單位對鉆石進行分解。

首先把這塊鉆石在北京實驗室里肢解到量子級別，分解出的量子不僅包含鉆石的量子，還有鉆石中雜質的量子。

分解完成看構造，你會發現分解到極致的各式各樣的量子在這個世界大量存在。

你可以在北京以外的地方，我們假設在成都，找到相同的量子，完全一模一樣的形神皆是，從內到外一模一樣的那種。

如果你能把這些量子一比一組裝復原，此刻你得到的是一顆真正完全一模一樣的鉆石。

一模一樣的地步到了成都這顆鉆石隨著時間的風化、衰減，內部分子運動都是和北京那顆實時的一模一樣。

量子做到的不是復制和仿造，而是讓一個物體同時在不同空間存在。

這時，我們把鉆石想象成人，那么量子化的你可以同時出現在北京的天上人間，鄭州的皇家一號，東莞的太子輝酒店。

這就是量子，以微觀鑄造宏觀。

也就是說你可以在天上人間把妹后，立刻切換到皇家一號把妹。特別強調一點，不是同時存在，而是相互切換。

這就是馬上要講到的量子糾纏。如同心靈相通，你死我也是死的那些腦殘劇和神話。

所以有時真的無法解釋這種雷同，難道科學的盡頭真的是玄學啊。

量子實在太小了，于是神奇的一幕出現了，兩個量子之間經過配對或同步，專業名詞叫“糾纏態”。

兩個量子之間配對形成“糾纏態”后，能超越空間與時間，達到了無縫連接。

無論相隔多遠，當一個量子的狀態發生變化，另一個也會“瞬間”發生相應變化。

愛因斯坦曾把這一現象稱作“鬼魅般的超距作用”。

如何實現糾纏呢？目前有兩種方法，一種是用激光照射。

激光能量高于量子，能抹去量子原有特性，而讓兩個量子得到同樣的特性，可以說成是傳承。

這時的兩顆量子如同任督二脈打通，一下心靈相通，骨肉相連；

第二種方法是讓量子發生碰撞，然后再分開。

這個過程中，量子的特性被固定，再分開時，攜帶的特性已經完全一致。

分開的量子若是再去與其他量子結合，再分開，不斷重復，擴散到所有地方。

此時，任何一個量子的喜怒哀樂，其他量子都能實時感受。

這就是量子。

關于量子的發展和競爭，全球各國主要力拼的是量子通信、量子精密測量和量子計算。

量子通信可以在理論上做到絕對保密，量子測量則可以將目前的測量技術進一步精細千倍、萬倍達到原子量級。

當下，量子計算機更是力拼的焦點。

因為經典計算機最大的瓶頸是無法解決計算量按指數增長的問題。

但如果用量子計算機，這類算法將變得輕而易舉，幾秒搞定。

為什么量子計算機可以帶來計算速度的飛躍呢？

傳統的數字電路只有0或1兩種選擇，一次只能處理一個數據單元。

量子計算機使用的計算粒子有原子、離子、光子等物理系統。

粒子的不同狀態，如光子有亮與滅，還有不同的偏振狀態，如同地球自轉過程中會有不同角度的呈現，出現在太陽系的不同位置，每一個微小位置的改變都可以是一種狀態……

這些狀態，每一個我們都可以賦予它代表一種數據和計算形式，于是就實現了同時工作，自然遠比傳統計算機0與1的累積和計算要快很多倍。

我國的“祖沖之號”使用的是超導約瑟夫森結系統，“九章號”使用的是光量子系統。

未來可期。如今，量子科技已成為國際上風起云涌的戰略科研方向。

我們現在模擬核武爆炸，超級計算機要計算很長時間的，但實際上真正的核彈爆炸生成爆炸參數就那么一瞬。

所以超級計算機的模擬花費的時間長不說，往往還有失真的。

如果改用量子計算則可以做到實時模擬和反饋，這是傳統計算機無法與量子計算機抗衡的。

如今經過三十多年努力，中國在量子的多個戰略方向上已經實現領跑或進入第一陣營。

在量子計算方面，美國最牛，一家獨占56%的專利，中國排第二，比例約為26%，另外的國家相差太遠，不足為慮。

在量子通信上，中國排第一，專利占比高達54%，美國是24%。

在量子測量上，中國申請的專利占比高達49%，排名全球第一，美國為32%，排第二名，其他國家相差太遠。

2017年5月3日，世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機在中國誕生。

2016年8月16日，我國發射了世界首顆量子實驗衛星“墨子號”，開通世界首條量子保密通信干線“京滬干線”。

實現世界首次洲際量子保密通信，千里糾纏、星地傳密、隱形傳態。

目前，量子計算機離實用性還遠，象征意義大于實際性，原因有點讓人無語，太活躍了。

這就像你娶了一個美女，漂亮是漂亮，但老是紅杏出墻、

量子運算也是如此，快如閃電，但老是跑偏，錯誤率很高。

量子在微觀世界中永不停息的波動、運動，數量又多，導致了它們之間彼此會出現摩擦、擁擠和碰撞，一不小心就跑偏了。

科學家的解決方法是利用低溫，讓量子停止運動，目前只能實現減少量子的活躍度，還做不到讓量子完全停止，即便是絕對零度。

這又讓科學家抓狂，因為絕對零度的理論又出現了問題。

絕對零度的理論是在這個溫度下，微觀世界的一切都要停止運動。

目前，最有雄心的是IBM宣布，宣布最快兩年之內，量子計算機就能投入實際應用了！

我國沒有這方面的宣布，因為中華民族的美德是我們低調。

最后，我們介紹測量計算機性能的“玻色取樣”。

當前超級計算機排名都是利用“玻色取樣”來衡量計算機運行速度和性能的。

“玻色取樣”道理如同我們在游戲廳里面玩彈珠。

小球從最上方被扔下，每經過一個釘板，都有一半的可能從左邊走，一半的可能從右邊走。

當有很多個小球從上往下隨機掉落時，落在下面的格子里的小球數量分布上會呈現一定的統計規律。

“玻色取樣”的計算機運算是把彈珠機中的每一個棍子改成一個線性計算公式，當光子下落觸及棍子（線性計算公式），就會發生運算。

最后問這些光子的計算結果在每個口子輸出的分布概率，

測試過程中想加大難度就是增加中間的棍子和落下的光子數量。