量子是什么物质组成的（量子信息当前都有哪些应用？）

2016年，我国发射世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”，轰动全球。

量子技术刚刚进入大众视野，量子骗局也是层出不穷，还有“量子纠缠是玄学”、“超时空“、“上帝不掷骰子”等等莫名其妙的新词，弄得大家云里雾里、一头雾水。

那么，到底什么是量子，量子到底有多神奇？

本文就从科普的角度，带领大家一起走进量子的世界。

1、量子是什么？

上过中学的人都知道，物质是由原子组成的；原子又是由原子核与电子组成的；原子核是由质子和中子组成的；质子由夸克构成的；夸克是由超弦组成的……

量子呢？

其实，量子和原子、电子、质子、中子等并不是一回事。

量子是一个概念，或者一种描述。

准确的讲就是“离散变化的最小单元”。

我们平时说的中国有14亿人口，美国有11艘核动力航母，和中国建交的有182个国家和地区，张三的工资是5684.23元，计算机软件是由1和0组成的，这些都是可以具体量化的。

但是量子确实不能用准确数字量化的。

比如除了导体和绝缘体，还有半导体；

除了1和0，还有0.1、0.23、0.99……

除了好人和坏人，还有由好人变坏的人、由坏人变好的人、某方面是好人某方面是坏人的人，时好时坏的人……

总之，量子最大的特点就是不确定性。

在宏观世界，物体在某一时刻都有确定的状态和位置。

但在微观世界，量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。

物理学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加：箱子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同时处于生和死两种状态的叠加。

二、什么是量子力学

我们知道，对于宏观世界，用牛顿等人的理论就能完美的解释了。

但是，微观世界确格格不入。

描述微观世界必须用量子力学，宏观物质的性质又是由其微观结构决定的。因此，不仅研究原子、分子、激光这些微观对象时必须用量子力学，而且研究宏观物质的导电性、导热性、硬度、晶体结构、相变等性质时也必须用量子力学。

现代社会硕果累累的技术成就，几乎全都与量子力学有关。你打开一个电器，导电性是由量子力学解释的，电源、芯片、存储器、显示器的工作原理是基于量子力学的。走进一个房间，钢铁、水泥、玻璃、塑料、纤维、橡胶的性质是由量子力学决定的。登上飞机、轮船、汽车，燃料的燃烧过程是由量子力学决定的。研制新的化学工艺、新材料、新药，都离不开量子力学。

三、量子信息的应用

量子力学与信息科学的交叉学科就形成了量子信息。

量子信息的研究内容包括量子计算、量子通信、量子测量等。在这三大领域，中国全部位列第一梯队。不像芯片半导体，我们始终处于追赶阶段。

“以前中国的量子通信世界领先，现在可以说，我们的量子计算也进入世界第一方阵。”“九章二号”“祖冲之二号”由中国科学技术大学潘建伟院士团队牵头研制，团队成员、“九章二号”项目负责人陆朝阳说。同时，在量子精密测量领域，中国科研水平和技术应用与欧美国家旗鼓相当、各具优势。

潘建伟

“当前，实现量子信息技术的规模化应用，成为多国竞逐的目标。”中国科学院院士潘建伟说，在党和国家高度重视下，我国量子科技实现了从跟跑、并跑到部分领跑的历史飞跃。

在合肥本源量子计算科技有限责任公司，技术人员正在进行操作

墨子号量子卫星的发射和量子通信京沪干线的建设，标志着中国的量子通信接近了产业化。自从人类进入近代社会以来，这是第一次由中国创造一个新的产业。

随着量子科技的不断突破，应用场景逐渐向纵深拓展，量子产业呈现出较好的发展势头。这项看似“高冷”的前沿科技，已悄然应用于不少领域。交易优化、天气预报等领域，都可能出现量子科技的更多身影。例如，利用量子计算，能在人工智能领域加速数据处理和算法运行；利用量子计算还可以进行小分子模拟，这是生物医药领域进行药物开发的核心环节。

“九章二号”144 模式干涉仪（部分）实验照片 中国科学技术大学供

关于量子测量技术，国仪量子（合肥）技术有限公司董事长贺羽说到，传统测量技术在分辨率和灵敏度上有一定局限，量子测量技术可以精细到纳米、亚纳米量级，“将量子精密测量用于生命科学领域，能精确分析血液中极微量物质含量；用于超导材料的研发，能实现纳米级别的表面磁性分布成像；用于石油行业则可以实现对地下油气存储分布勘探等。”

合肥高新区云飞路是量子产业聚集区

当前，我国量子科研成果不断拓展。以安徽省合肥高新区为例，由“十三五”初期的每年2至3件，发展到2021年每个季度2至3件，再到如今每个月都有新技术或产品发布。而济南、武汉、上海等地也紧跟合肥，正在加紧布局量子产业……

创新赛道上，加速奔跑的量子产业，将带来无限可能。