工商分會
一、量子的起源
二、量子的概念
三、量子力學
四、量子的特性
1、傳遞的不連續(xù)性；
2、波粒二象性；
3、測不準和坍塌性；
4、糾纏性；
5、疊加性；
6、不可克隆性；
7、坍塌性。
量子從概念的提出到理論量子力學的形成盡管已有百年，但問津的只有少數(shù)學者。量子所表現(xiàn)出的神奇特性，包括愛因斯坦都表示懷疑，直到21世紀初夜被實驗所證實，并對其奇特性質(zhì)顯現(xiàn)出來的應用前景所吸引，才真正引起政界、軍界、商界的重視。量子這個具有劃時代意義的科學，正引領(lǐng)前沿科技潮流，滾滾向前，在國際上你追我趕，競爭十分激烈。美、歐、日等發(fā)達國家紛紛投資立項，搶占科技前沿，中國實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，后來居上躋身國際先進行列。對于老科技工作者，對量子方面的知識，知之甚少，出于對新知識的渴望，活到老學到老，不求弄通，只求聽懂，跟上時代，愿意把讀書筆記奉獻大家。筆記難免有表述不準或錯誤，還望指正。
一、量子的起源
量子一詞是由德國物理學家普朗克發(fā)現(xiàn)黑體輻射現(xiàn)象用牛頓力學無法解釋，于1900年提出解釋黑體輻射現(xiàn)象的假說。
黑體是指入射的電磁波全被吸收，即沒有反射也沒有透射。假想黑體輻射中的輻射能量是不連續(xù)的，只能取能量單位的整數(shù)倍，這一假說很好地解釋了黑體輻射現(xiàn)象，物體吸收和發(fā)射電磁輻射，只能以能量量子的方式進行。后來研究證明不但能量表現(xiàn)出這種不連續(xù)的分離化現(xiàn)象，其他諸多物理量也都表現(xiàn)出量子化現(xiàn)象。量子成為現(xiàn)代物理學的重要概念。量子假說，被試驗證明成為量子理論，后經(jīng)數(shù)位物理大師的成就，形成量子理論——量子力學。
二、量子的定義
量子像原子做為一切物質(zhì)的構(gòu)成單位一樣，量子是構(gòu)成能量的最基本單位，也是不可再分的最小能量單位，量子是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元。量子的能量與量子振動頻率有關(guān)，而于量子本身無關(guān)。即E=h·v h是普朗克常數(shù)。
量子一詞源于拉丁語，意為“有多少”代表“相當數(shù)量的某物質(zhì)”。例如光的量子簡稱光子，是光的不可再分的最小能量單位，不存在半個光子，所有有形物質(zhì)都可用量子去解讀，即量子化。量子化指其物理量的數(shù)值特定的，而不是任意的，如原子中的電子是可量子化的。它決定原子的穩(wěn)定性和一般問題。量子化現(xiàn)象主要表現(xiàn)在微觀世界。打個比方，電影膠片是由許多時間幀頻構(gòu)成的，每隔0.0幾秒就換一張圖片，而不是連續(xù)的。每張圖片就相當一個量子，不可再分，這其實就是量子化。
三、量子力學
量子力學是描寫微觀物質(zhì)世界的理論，是研究物質(zhì)世界微觀粒子運動規(guī)律的科學。量子力學主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
物理學按研究宏觀還是微觀物質(zhì)可分為經(jīng)典物理學和現(xiàn)代物理學，經(jīng)典物理學以牛頓力學為代表，現(xiàn)代物理學以量子力學和相對論為基礎(chǔ)。
量子力學很好的解釋了基本相互作用經(jīng)典物理學不能解釋的難題。量子力學從根本上改變了人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解。
四、量子特性
1、傳遞的不連續(xù)性，量子的傳遞是不連續(xù)的，是以能量單位逐個傳遞的。
2、波粒二象性
指的是所有量子即有部分波的屬性，又有部分粒子屬性。如光量子在傳播過程中顯示光的波動性，在與物質(zhì)相互作用時顯示粒子性。波粒二象性是微觀粒子的基本屬性，是量子力學中的重要概念。
在經(jīng)典物理學中講，波動是彌漫空間傳播的現(xiàn)象，而粒子運動是有一定軌道的。這與量子力學中講，波動即電磁輻射有頻率有波長，粒子做為諧振子有軌域有能量和動量是格格不入的。這里講的波、粒、不能按經(jīng)典物理波、粒去理解套用，由于微觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵循的運動規(guī)律，就不同于宏觀物體的運動規(guī)律。它只能用適合微觀粒子運動規(guī)律的量子力學去描述，去理解。
量子物理學家普朗克，用普朗克常量架起了波動性和粒子性的橋梁。
波的頻率V，波長入，粒子的能量E，動量P。普朗克常數(shù)h=6.6206896×10-34
得V = h 、 入 = p
就是說波頻率與粒子能量有關(guān)，波長與粒子動量有關(guān)，有多大關(guān)系就象圓周長和直徑的關(guān)系π一樣存在一個常數(shù)h關(guān)系。
3、不確定性原理
我們在對量子觀測時任何一個微小的測量都可以使量子的狀態(tài)發(fā)生改變，從而進入一個新的狀態(tài)。觀測即是干擾。想知道原始狀態(tài)就得觀測，而觀測原始態(tài)就改變即坍塌。原始狀態(tài)是客觀存在的，對我們來說是模糊的，不確定的。位置和速度結(jié)合物的量子態(tài)，不能同時被準確測量即不確定性。
4、量子糾纏
量子糾纏是量子的神奇特性，相隔兩地的量子當一個狀態(tài)發(fā)生改變時，另一個幾乎在相同的時間出現(xiàn)同樣的狀態(tài)變化。
糾纏量子之間的聯(lián)系即量子傳輸。這種傳輸不需要載體，也沒有時空制約，瞬間完成速度超光速。
量子糾纏是量子信息學區(qū)別經(jīng)典信息學的重要特征，是量子信息過程中不可或缺的資源。在量子密碼技術(shù)，量子通信，量子計算機中起到?jīng)Q定性的作用。
5、量子疊加
量子疊加是微觀粒子波粒二象性的反映，是量子力學重要原理，量子疊加原理就是量子可以以多種態(tài)同時存在于幾個地方。這種疊加直到被觀測時止。
態(tài)W1、W2疊加態(tài)W3，寫成等式
W3=mW1+nW2
m、n是態(tài)W3時W1和W2存在的幾率。
量子力學講，某一時刻量子只能處于W1或W2狀態(tài)，但量子力學不知道這一時刻是W1還是W2狀態(tài)。它所關(guān)注地是長時間內(nèi)量子處于混合后的W3，即處于W1，也處于W2，并有相應的幾率。這里必須擺脫釘是釘鉚是鉚的束縛，用開放的思維方式進入一個全新的領(lǐng)域。
6、量子態(tài)不可克隆
人們無法對一個不知道其狀態(tài)的量子進行復制。量子不可克隆定理確保了量子態(tài)的安全性，使得竊聽者無法用信息復制的方法截獲用戶信息。
7、量子的坍塌性
量子受到侵擾改變原有狀態(tài)的現(xiàn)象。
量子的特性，注定了量子的神奇，在學習量子時必須擺脫經(jīng)典物理學的束縛，用一種開放的，全新的思維方式去理解前沿科技，去發(fā)現(xiàn)量子為現(xiàn)代科技注入的活力。