“我们能做出量子计算机 却至今摸不透量子力学”

量子力学对人类来说，仍然是一个巨大的“黑匣子”，现在量子力学的许多“解释”只是对“黑匣子”所揭示的这些事物规律有一点“相通”的解释，所以在所有的量子力学解释中，都有各自的欠缺。

近年来，我国的量子计算机“九章”是解决高斯玻色采样速度比目前最快的超级计算机快100万亿倍的信息刷屏。

在生活中，经常在信息中听到量子力学这个词，但是很多人至今都不知道量子力学是一门什么样的学问。

量子不是实体

听量子的话，大多数人都认为和电子是同一个实体。 其实，这个理解是错误的

量子这个概念最初由德国物理学家普朗克提出。 1900年，普朗克在研究“黑体辐射”时，提出了能量传输不是连续的，而是“一个一个”的假设。 普朗克每份能量被称为“能量子”，也称为“量子”。

这在当时是个卓越的概念。 因为经典物理学认为能量的传递是连续的，不存在最小单位。 这个假说太“叛逆”了，颠覆了整个经典物理学，所以在这个假设提出后的十多年里，普朗克为了解释辐射能的不连续性，探索了各种各样的方法，但最终以失败告终。

1905年，爱因斯坦基于普朗克的研究，认为光的传输也是“一部分”。 同时爱因斯坦给出了极其充分的数学解释，表明了所谓的“光量子”的存在。

迄今为止光作为波被广泛接受。 在新的理论面前，光的波动说和微粒子说之争以“光具有波粒二象性”的结论落下了帷幕。 并且发现，不仅是能量和光，电子等其他微观粒子也存在这种“量子性”。

量子力学最初研究了为什么微观粒子会出现这种“既是波，也是粒子”的不可思议现象。

量子力学就在我们身边

研究量子力学到底有什么用？ 其实你受益匪浅。 例如，生活中每天都不可缺少的计算机，首先要感谢它的出现，那就是量子力学。 多亏量子力学基础研究行业取得的突破，美国斯坦福大学的研究者尤金·瓦格纳及其学生弗里德里希·塞茨于1930年发现了半导体的性质。 作为导体和绝缘体存在。 通过向晶体管施加电压来实现栅极的功能，利用控制管中电流导通或截止的原理来实现新闻代码，可以写入1和0的语言进行操作。

可以说，整个半导体产业基本上是基于量子力学构建的。 没有量子力学，就没有芯片、计算机，甚至现在五花八门的电子产品。 以现代网络为代表的新闻科技、原子钟、人工智能、5g、led等与量子力学无关，现代医学的许多成像工具和分解方法，如自旋磁共振、电子隧道显微镜等也基本是基于量子力学实现的。

展望未来，通用量子计算机如果得到广泛应用，将会在社会的各个方面受到影响。

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿在接受媒体采访时表示，在医疗方面，我们生产新药物的速度将大幅提高。 这是因为计算机模拟的哪个配方对新药的制造最有效，采用电子计算机模拟是非常慢的，但量子计算机很快就能计算出来。” 在人工智能方面，无人车传感器解决的速度如果采用量子技术，反应能力会更快，在性能提高的农业中，量子计算机出来，可以研究光合作用是怎么回事。 科学家预言，如果这项应用研究成功，太阳能的利用将从现在的10%提高到20%到30%，农业将突飞猛进地迅速发展。

量子力学的多种解释

量子力学几乎构成了目前包围我们生活的各种电子产品的基础科学理论，但量子力学对人类来说仍然是一个巨大的“黑匣子”。

量子物理学中的一点现象看起来“无法”，但也有似乎完全不通的。 所以物理学家基于客观存在的现象规律，通过数学工具给出一点解释，解释这些现象，尝试量子物理“通”。 但是，我们不知道这些量子现象背后的原理，因为这个解释就像盲人一样。 一个事物的记述有多个版本，有缺陷。

量子力学告诉我们，电子和质子等粒子不能用位置这一物理量来表现。 例如，电子没有固定位置。 相反，在它们可能存在的地方描述它们。 为了表示电子所处的概率，物理学家引入了一种被称为波函数的数学工具。 电子的所有可能位置都称为状态，波函数赋予电子处于任意状态的概率。

哥本哈根解释是量子力学的主流版本。 如果测定波函数，除了特定状态的概率之外，所有状态的概率都为零，被测定的状态概率可能为1。 这样就确保了电子不存在于其他地方，而是固定的地方。 这种特定状态的概率为1，其他概率为0的过程被称为波函数坍缩。 但是，我们不知道波函数在哪里，以及它是如何收缩的。 所有可以描述波函数的位置都有机会成为电子存在的特定位置。 哥本哈根解释实际上只是说明了量子不明确的原理这一现象，实际上并没有探索这个原理。

多世界解释与科幻小说中最喜欢的“平行宇宙”的概念相似。 波函数电子位置的其他预测不仅没有消失，应该解释为一切都发生了，但它们只是发生在相互无关的世界里。 这就是，如果你对这个现实做出了什么不好的决定，不要担心。 在另一个现实中，你可能还能得到完美的结果。 但是，这种解释也带来了概率没有意义的问题。

导航波的解释比较多、复杂，简单地说，导航波的解释被认为是用于表达量子力学的波函数是实体，是被称为导航波的真正的波。 粒子只是导航波的“顶点”，会被带到导航波。 导航波解释和哥本哈根解释最大的区别在于，导航波认为粒子的位置和轨迹是固定的，但我们无法事先获取，只能关注随机化的结果。

为了应对多世界解释的概率问题，一位科学家迅速发展了宇宙学解释。 这个解释基于永恒膨胀的背景，认为只要有无限的宇宙，很多世界解释就一定会成立。 因为无限的“你”在进行实验，现实会按概率比例分裂。 这样的话，经典的概率依然有意义。

除此之外，量子力学的解释还有量子贝叶斯主义解释、量子达尔文主义解释、交易解释、关系性解释等。

虽然量子力学的解释有缺陷，但这并不妨碍我们只通过这些解释，精确计算某些结果，然后将其应用于科学技术，制造出实际上可以采用的电子产品。 在量子力学中，还有一个非常基础和根本的部分正在等待挖掘。