什么是量子？

　　量子概念是什么
　　一桶水，如果每天倒掉一半，那么能倒几天？当然不是一两天，但也不是无限。因为到最后，桶里只有2颗水分子时，你倒掉1颗分子，只剩下1颗分子，然后游戏结束了。
　　这就是宏观的经验，在微观出现的偏差。当我们探究到微观小尺度时，可能连续的物理量变成了不连续的物理量了。
　　最早是德国普朗克发现的量子，他发现，在微观，电子的能量多少只能是一份一份的，不是连续的，与我们在宏观上观察物体能量的感觉不一样。
　　现在我们知道很多东西都有最小单位，比如光子。无论光源照度如何弱，但到最后也只能是一个光子，一个光子的，不能再弱了。比如时子，时间可以无限分割吗？也不行，最小的时间单位就是一个时子，大概是1043秒。
　　平时说的量子
　　量子概念来源是一些宏观好像连续，在微观时却有最小不可分割的物理量。但是平时我们说的量子，并不是这种东西，或者说不是以它们为主。而是量子尺度下的粒子。比如电子，质子，光子，以及其他怪名字的粒子。因为这些东西都开始表现出量子特性。
　　就像用铲车堆豆子，和蚂蚁去搬运豆子，做法是不同的。对于铲车来说，豆子是流动的散物料，而对于蚂蚁来说，豆子是一颗颗具体的块状物。当我们开始要用蚂蚁的眼光来对待豆子时，豆子就是量子了。
　　所以平时学术上说的量子，就是这些粒子，当我们要研究微观粒子相互之间的事情时，这些粒子就是量子。
　　量子力学
　　量子力学是研究量子世界的相互作用的规律。对于普通人来说，我们要知道它有一些基本概念。
　　测不准原理：
　　认为，微观粒子无法同时知道它的位置和动量（也可以说是速度）。
　　这是因为我们观察世界的手段，主要是依靠光。比如看蚂蚁看不清可以用放大镜，但其实是光线打到蚂蚁身上，然后反射到我们的眼睛里。根据眼睛看到的信号，我们知道了蚂蚁的形状。这里有个前提，就是光的波长相对蚂蚁来说很小。
　　一般光的波长与要与我们看的细节相匹配，如果波长是1mm，那么只能看到2mm的细节。如果是10mm的波长，只能看到20mm的细节。我们平时的可见光，波长约380780nm（纳米），所以无论显微镜如何先进，也只能看到1000nm，也就是1m（微米）左右的细节，这个尺寸相当于细菌大小。
　　所以用光学显微镜是无法看清细菌的，否则就是一些点点，需要改电子显微镜，或者改用波长很短的X光，然后才能看到细菌的形状。但是更小的结构，也许连合适的光都找不到了。人类第一次得知DNA的双螺旋结构，用的是X射线的衍射，是用这种衍射图像来猜测DNA是什么样的结构。
　　那么质子中子大小有多少呢？直径（1。61。7）1015m，即1。6个百万分之一纳米。所以用显微镜的思想是根本不可能知道质子的形状的。现在我们书本上的中子、质子、电子形象都是一个个小圆球，其实一定是圆的吗？鬼知道。
　　质子有多大，是用粒子对撞中，根据飞溅的粒子轨迹推算它的大小。但是这种方法有个问题，就是你一撞那个粒子就跑了。在量子世界里，光子也是有质量的。所以，我们无法知道观察的这颗质子具体位置和速度。
　　量子态，叠加态，和塌缩：
　　既然无法观察量子，包括它的形状，位置，速度，等等，那么只能猜测它都有哪种可能性，然后再排除错误的。把这些量子的剩余状态都列出来后，这个量子的稳定结果就是这些状态的集合，即量子态。
　　有个著名的薛定谔猫说明了量子态：
　　设想在一个封闭的盒子里面，放着一只猫。在箱子的一角有一个装有毒气的瓶子，瓶子是封闭的。另外，还有一个放射性原子核与瓶子连接起来，毒气瓶的封口会被放射性原子核衰变发出的粒子给打破，放出毒气，杀死猫。在一定的时间范围内，放射性物质发生衰变放出粒子的概率是一定的。比方说，在1个小时内，放射性原子核将有50的概率发生衰变，有50的概率不发生衰变。那么在我们打开箱子观看猫的死活之前，我们是不知道其是生是死的。我们可以说，猫处于既是生、又是死的量子叠加态。一旦我们观察了猫，它就会塌缩到“生”或者“死”之中的某个状态。
　　量子叠加态的概念在微观的量子世界是很具备说服力的，是解释诸多实验现象必不可少的理论。在物理理论的文章里，方程公式需要用叠加态来描述。
　　微观世界只适用量子物理规律，而宏观世界适用经典物理规律。但是量子与经典的界限在哪里？今天物理学家找到了即有相对论又有量子力学的领域，就是宇宙大爆炸的奇点，尺寸足够小，而力量和速度又足够大。另一个可以结合的位置是黑洞，霍金提出的黑洞辐射理论，可以看做是相对论和量子力学共同产物。
　　量子纠缠：
　　量子世界有个奇特的现象，就是量子纠缠。两个量子可能会发生纠缠，比如一个自旋为正，另一个为负，当一个量子改变状态，由正变负，另一个量子马上也改变，由负变正。这两个量子之间好像有通讯，步调一致，而且这个变化与距离无关，好像它们之间的通讯不需要时间。
　　量子概念的伟大，除了它问世带来的观念震惊，还有就是量子力学带来的规律，给我们指示出来的世界面貌。量子力学也象相对论一样，改变了看世界的眼光，和提供了研究问题的武器：一切都是可能的，只是发生概率不同。
　　当下的媒体关注的量子概念
　　量子概念诞生已经有100年了，现在量子理论开始有实际的领域可以应用了：计算机，通讯。
　　量子计算机，利用量子的叠加态来计算。量子计算机可以做很多当前计算机比较困难的题目，比如密码破解。
　　我们今天的计算机，是应大量的数值运算的需要下诞生的，它很能算乘法。但是，今天计算机普及，主要的工作很少是加减乘除的精确计算，而是查找复制传输比较。这些工作用当下的冯诺依曼的计算机效率很低。如果改用量子计算机，这类工作几乎是一步就完成了，它困难的反而是大量的加减乘除精确计算。
　　现在做量子量子芯片研发的国家有几个，中国也是其中一个，但美国领先。不过量子计算还有很多大问题还没解决，要到实用还早，快10年内，慢50年以上也可能。
　　量子通讯，利用量子纠缠来做信息传递。目前主要是量子密钥技术，这个领域是中国领先，有名的就是潘建伟院士了。完全的量子通讯，现在可能还没影。