量子科技，这个听起来高深莫测的名词，如今正离我们的生活越来越近。

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》中，量子科技被置于未来产业布局的首位。联合国教科文组织宣布2025年为“国际量子科学与技术年”，今年的诺贝尔物理学奖也授予了三名量子物理学家，全球量子科技发展进入新纪元。而在四川，省委、省政府前瞻布局量子科技，并于今年将其纳入17条重点产业链并强力推动。

“遇事不决，量子力学”——这句网络流行语看似是网友面对复杂问题时的调侃，却意外地反映了一场正在发生的科技革命。量子科技已不再遥远，它正悄然从实验室走出，融入我们的生活，并即将重塑我们的未来。让我们共同踏上这段科普探索之旅，感受量子科技带来的无限可能。

一、什么是量子？

要理解量子世界，我们首先需要打破对宏观世界的认知惯性。在我们熟悉的生活中，物体的运动和变化是连续且确定的——汽车从A点匀速移动到B点，温度计的水银柱平稳上升下降，开关要么打开要么关闭。但在微观世界中，这些常识将被彻底颠覆。

那么，量子究竟是什么呢？

在物理学中，量子被定义为一些物理量所具有的最基础、不可再分的单位。如果一个物理量存在这样的单位，那我们就说这个物理量是量子化的，而那个不可再分的最小单位则被称为“量子”。

简单来说，量子代表了一种物理概念，而不是指某样具体的东西。微观粒子分子、原子、电子、光子都是量子的一种表现形态，我们常说的光子实际上是“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。

就好比整个人类是一项物理量，那么每个个体就是不可再分的最小单位，我们每个人都是“量子”，因为一个人无法被再分割。同样，如果现金是物理量，那么一分钱就是不可再分的单位，也是量子，因为一分钱无法被再分割，半分钱是没有意义的。

二、量子有哪些特性？

1.量子叠加——颠覆常识的“无限分身”

在宏观世界里，任何物体在同一时间只能处于一种状态，比如你正在家看电视，就不可能同时在学校上课。但在量子世界里，你就像有“分身术”一样，既可以在家看电视，同时也可以在学校上课，只有通过观察，我们才能确定你是在家看电视还是在学校上课。又好比在抛硬币时，硬币在落地前既不是正面也不是反面，而是处于正反两面的叠加态，只有当你去看它（测量它）的时候，它才会“啪”地一下，随机地变成正面或者反面。

一个量子可以同时处于多种状态，出现在不同的地方！这个看似荒谬的结论揭示了量子世界的核心特性：微观粒子在未被测量时，可以同时处于多种可能状态的叠加中，只有在进行测量时，才会“坍缩”到某个确定状态。

2.量子纠缠——无视距离的“心灵感应”

几个量子相互作用后，就会形成一个不可分割的整体，处于纠缠态，彼此之间似乎具有“心灵感应”，无论量子间相距多远（哪怕有的在地球，有的在火星），都能立即感知到彼此的变化。当一个量子的状态改变，其他量子的状态也会立即发生相应变化。

就像你有一副神秘手套，一人戴左手上一只，一人戴右手上一只，无论相隔多远，只要一人挥动手套，另一人手套就会瞬间同步挥动。量子科技就是学会利用这种超远距离的“感应”。

3.量子隧穿——穿越势垒的“神秘超人”

假如把一个篮球扔到墙上，毫无疑问，它会弹回来。但把这个篮球换成一个量子（比如电子），把这面墙换成一面微观世界的“墙”——能量势垒，又会发生什么呢？量子是有一定概率突破自己的“能量势垒”，直接“穿越过去”，就像有很小概率的“超人”，能使用“穿墙术”一样，借助“神秘隧道”穿越墙壁。

这种概率虽然不大，但因微观粒子数量庞大，突破“能量势垒”的微观粒子数量也是可观的，这就是量子隧穿效应。

比如太阳核心的温度约为1500万摄氏度，远低于经典理论预测的核聚变所需温度（约10亿摄氏度），本不足以引发核聚变，但量子隧穿效应使得质子能够穿越“库仑势垒”，发生核聚变反应，从而为太阳提供能量。

三、量子科技有哪些应用？

1. 量子计算：打造“分身术”般的并行计算

现在的经典计算机像是一个超级快的“算盘”，一次只能算一道题。遇到超级复杂的问题（比如预测全球天气、研发新药分子），它就得一个一个可能地去试，算到天荒地老。量子计算机的厉害之处，在于它有“分身术”，可以同时计算所有可能性。比如在一个迷宫里找出口，经典计算要一条路一条路地试错，量子计算可以“分身”成无数个自己，同时走所有的路，瞬间找到出口。

这种“分身术”奥秘源于量子叠加，这种并行处理能力，使得量子计算机在应对某些复杂问题时，能实现指数级加速，远远超越经典计算机，在研发新药和新材料（模拟分子结构）、破解最复杂的密码（也能制造无法破解的密码）、金融建模等领域实现革命性突破。

2.量子通信：打造“无法窃听”的安全信使

传统的加密通信，就像把秘密信件锁在一个保险箱里传送。窃听者虽然不能立刻打开，但可以偷偷把整个保险箱拿走，设法破解密码后再放回去，整个过程可能神不知鬼不觉。而量子通信则提供了一种全新的思路，利用“心灵感应”和“看一眼就变”的特性，如果有人在中途窃听你的通信，就相当于“看了一眼”那些量子，它们的状态就会立刻改变，通信的双方马上就能知道“有内鬼，终止交易”。

这种绝对安全通信源于量子纠缠的“心灵感应”和量子的不可分割、不可克隆特性，打造“不可窃听、不可破译”的“绝对安全”通信网络。随着技术不断成熟和成本持续降低，量子通信有望从政务、国防、金融等高风险领域，逐步走向更广泛的社会应用，为数智生活提供坚固的安全屏障。

3. 量子精密测量：打造世界上“最小刻度”尺子

我们生活中的尺子、秤、温度计都有其测量极限。而量子精密测量，可以理解为给我们换上了一把世界上“最小刻度”尺子，刻度精细到原子级别，这把尺子能量出比头发丝还细万倍的位移，能“称”出一只蚂蚁轻轻呼吸时产生的重量波动，甚至能“听”到单个神经元发出信号时产生的微弱磁场变化。它利用原子、光子等微观粒子作为极其敏感的探头，去测量时间、重力、磁场等物理量的极其微弱的变化，其精度远超任何传统仪器。

量子精密测量可分为时间测量、磁场测量、重力测量、惯性测量等，是距离实用场景最近也最有可能率先实现产业化的量子科技领域，有望带来医疗诊断、环境监测、资源勘探等领域的范式变革。

结语：人类认知的边界与曙光

量子科技的发展不仅是技术突破，更拓展了人类认知边界。从德国物理学家普朗克提出量子概念到我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”，百年探索告诉我们：真正的革命往往源于对基础规律的重新理解。尽管完全成熟的量子时代尚需时日，但这场变革已不可逆转。所以，量子科技不是遥远的科幻，它是一场正在发生的、实实在在的技术竞赛，谁先掌握它，谁就掌握了定义新未来的钥匙。

（戈文一  胡敏）