现代物理学的两大支柱，一个是耳熟能详的爱因斯坦相对论，另一个便是如今经常被提起的量子理论。

量子到底是什么玩意儿，它们又是怎么来的呢？

19世纪的最后一天，世界著名科学家齐聚一堂开表彰会，在互相吹捧中个个都以为自己成了终结者——物理学的终结者。

“物理学大厦已经落成，以后就剩下一些敲敲打打的修饰工作了。”

意思是所有得科学都被搞的差不多了，后人都不需要干活了！

实际上呢，还有两个关键问题未得到答案。

第一个，声音靠空气传播，太阳光靠什么传到地球？

第二个，辐射能量是不连续的。

物理学家被迫提出各种假设来解释这两种现象。

于是第一个问题诞生了相对论，第二个问题诞生了量子力学。

这两套理论研究和衍生的对象是光，理论基础是波粒二象性。这套理论支持所有的粒子既有粒子性也具有波动性。

但这套理论与已经得出的电子、质子、原子理论完全不同，按此往下想，以前所有的物理学将全部被推翻。

科学家脑壳一下子大了，自己推翻自己的所有事小，物理学一夜回到解放前事大。

全球科学家迷茫和彷徨至极。

这时，一个叫玻尔的人提出一套模型，并在氢原子上证实了其实微观世界的电子轨道也是不连续的，是一段一段的。

科学家第一反应是那边凉快你到那边待着，因为玻尔是一个足球运动员。

最后，当玻尔的理论被证明真的是正确的，并因此获得诺贝尔奖时，全球物理学家彻夜欢庆，载歌载舞，仰天长啸，我们是科学家，我们没有错，我们就不会犯错。

那一年的丹麦铺天盖地报道“我国足球运动员获得诺贝尔物理学奖。”

中国国足汗颜啊，干啥啥不行，吃饭第一名……

西方球员，踢完足球该搞科研搞科研，该开公司开公司， 足球是副业；

伊拉克、叙利亚、阿富汗球员踢完足球该扛枪扛枪，该钻防空洞钻防空洞，足球是副业；

中国国足踢完足球该喝酒喝酒，该把妹把妹，足球是副业。

在1900年，德国物理学家马克斯·普朗克正式提出了量子理论，自此为人类开启了探索“微观世界规律”的“新物理革命”。

各位，什么是量子？“量子”的意思其实就是不连续的，一段一段的意思。

量子是物体最小的、不可再分割的能量单位。

物理书上提到的分子、原子、电子都是量子的不同形式。

微观世界中，我们的世界全部由量子组成，我们每个人也都是纯量子产品。

那量子有什么功能？举个例子，日本漫画《七龙珠》里面孙悟空从界王神大人那里学到的瞬间移动，大家应该都看过。

但你知道否，量子能让物体的瞬间移动从虚幻成为真实。

打个比方来解释量子，我们拿一块钻石按照量子单位对钻石进行分解。

首先把这块钻石在北京实验室里肢解到量子级别，分解出的量子不仅包含钻石的量子，还有钻石中杂质的量子。

分解完成看构造，你会发现分解到极致的各式各样的量子在这个世界大量存在。

你可以在北京以外的地方，我们假设在成都，找到相同的量子，完全一模一样的形神皆是，从内到外一模一样的那种。

如果你能把这些量子一比一组装复原，此刻你得到的是一颗真正完全一模一样的钻石。

一模一样的地步到了成都这颗钻石随着时间的风化、衰减，内部分子运动都是和北京那颗实时的一模一样。

量子做到的不是复制和仿造，而是让一个物体同时在不同空间存在。

这时，我们把钻石想象成人，那么量子化的你可以同时出现在北京的天上人间，郑州的皇家一号，东莞的太子辉酒店。

这就是量子，以微观铸造宏观。

也就是说你可以在天上人间把妹后，立刻切换到皇家一号把妹。特别强调一点，不是同时存在，而是相互切换。

这就是马上要讲到的量子纠缠。如同心灵相通，你死我也是死的那些脑残剧和神话。

所以有时真的无法解释这种雷同，难道科学的尽头真的是玄学啊。

量子实在太小了，于是神奇的一幕出现了，两个量子之间经过配对或同步，专业名词叫“纠缠态”。

两个量子之间配对形成“纠缠态”后，能超越空间与时间，达到了无缝连接。

无论相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另一个也会“瞬间”发生相应变化。

爱因斯坦曾把这一现象称作“鬼魅般的超距作用”。

如何实现纠缠呢？目前有两种方法，一种是用激光照射。

激光能量高于量子，能抹去量子原有特性，而让两个量子得到同样的特性，可以说成是传承。

这时的两颗量子如同任督二脉打通，一下心灵相通，骨肉相连；

第二种方法是让量子发生碰撞，然后再分开。

这个过程中，量子的特性被固定，再分开时，携带的特性已经完全一致。

分开的量子若是再去与其他量子结合，再分开，不断重复，扩散到所有地方。

此时，任何一个量子的喜怒哀乐，其他量子都能实时感受。

这就是量子。

关于量子的发展和竞争，全球各国主要力拼的是量子通信、量子精密测量和量子计算。

量子通信可以在理论上做到绝对保密，量子测量则可以将目前的测量技术进一步精细千倍、万倍达到原子量级。

当下，量子计算机更是力拼的焦点。

因为经典计算机最大的瓶颈是无法解决计算量按指数增长的问题。

但如果用量子计算机，这类算法将变得轻而易举，几秒搞定。

为什么量子计算机可以带来计算速度的飞跃呢？

传统的数字电路只有0或1两种选择，一次只能处理一个数据单元。

量子计算机使用的计算粒子有原子、离子、光子等物理系统。

粒子的不同状态，如光子有亮与灭，还有不同的偏振状态，如同地球自转过程中会有不同角度的呈现，出现在太阳系的不同位置，每一个微小位置的改变都可以是一种状态……

这些状态，每一个我们都可以赋予它代表一种数据和计算形式，于是就实现了同时工作，自然远比传统计算机0与1的累积和计算要快很多倍。

我国的“祖冲之号”使用的是超导约瑟夫森结系统，“九章号”使用的是光量子系统。

未来可期。如今，量子科技已成为国际上风起云涌的战略科研方向。

我们现在模拟核武爆炸，超级计算机要计算很长时间的，但实际上真正的核弹爆炸生成爆炸参数就那么一瞬。

所以超级计算机的模拟花费的时间长不说，往往还有失真的。

如果改用量子计算则可以做到实时模拟和反馈，这是传统计算机无法与量子计算机抗衡的。

如今经过三十多年努力，中国在量子的多个战略方向上已经实现领跑或进入第一阵营。

在量子计算方面，美国最牛，一家独占56%的专利，中国排第二，比例约为26%，另外的国家相差太远，不足为虑。

在量子通信上，中国排第一，专利占比高达54%，美国是24%。

在量子测量上，中国申请的专利占比高达49%，排名全球第一，美国为32%，排第二名，其他国家相差太远。

2017年5月3日，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。

2016年8月16日，我国发射了世界首颗量子实验卫星“墨子号”，开通世界首条量子保密通信干线“京沪干线”。

实现世界首次洲际量子保密通信，千里纠缠、星地传密、隐形传态。

目前，量子计算机离实用性还远，象征意义大于实际性，原因有点让人无语，太活跃了。

这就像你娶了一个美女，漂亮是漂亮，但老是红杏出墙、

量子运算也是如此，快如闪电，但老是跑偏，错误率很高。

量子在微观世界中永不停息的波动、运动，数量又多，导致了它们之间彼此会出现摩擦、拥挤和碰撞，一不小心就跑偏了。

科学家的解决方法是利用低温，让量子停止运动，目前只能实现减少量子的活跃度，还做不到让量子完全停止，即便是绝对零度。

这又让科学家抓狂，因为绝对零度的理论又出现了问题。

绝对零度的理论是在这个温度下，微观世界的一切都要停止运动。

目前，最有雄心的是IBM宣布，宣布最快两年之内，量子计算机就能投入实际应用了！

我国没有这方面的宣布，因为中华民族的美德是我们低调。

最后，我们介绍测量计算机性能的“玻色取样”。

当前超级计算机排名都是利用“玻色取样”来衡量计算机运行速度和性能的。

“玻色取样”道理如同我们在游戏厅里面玩弹珠。

小球从最上方被扔下，每经过一个钉板，都有一半的可能从左边走，一半的可能从右边走。

当有很多个小球从上往下随机掉落时，落在下面的格子里的小球数量分布上会呈现一定的统计规律。

“玻色取样”的计算机运算是把弹珠机中的每一个棍子改成一个线性计算公式，当光子下落触及棍子（线性计算公式），就会发生运算。

最后问这些光子的计算结果在每个口子输出的分布概率，

测试过程中想加大难度就是增加中间的棍子和落下的光子数量。