打破谷歌量子霸权！一文看懂什么是量子力学（大白话12.4）

風水168小編

本帖系轉帖，原帖作者：星话大白
今天有一个挺让人振奋的新闻，那就是我们自己的量子计算原型机“九章”问世！



九章量子计算机，目前还只是原型机只能处理“高斯玻色取样”这样的单一任务，距离真正可编程的通用量子计算机还有相当遥远的距离。

但九章量子计算机作为原型机，实际上已经突破了去年谷歌建立的所谓量子霸权，也意味着我们继“量子加密”领域之后，已经在量子计算机领域处于世界领先的水平。

而要知道，人类未来50年内最急需突破的两个领域，一个是量子计算机，一个是可控核聚变。

量子计算机如果能在50年内实现大规模商业化，将可以帮助人类突破当前半导体材料的摩尔定律极限，避免陷入算力瓶颈。

可控核聚变如果能在50年内实现，将是人类首次真正解决能源问题，实质性掌握“无限能源”。

这两个是人类能否踏入星辰大海的前提条件，实际上也是人类避免困在地球上陷入全面内卷化困境的唯一解决出路。

所以我们能在“量子计算机”这个未来算力突破的至关重要领域，取得阶段性的世界领先地位，是十分振奋人心的，这是踏出长征之路的第一步，也是至关重要的一步。

考虑到很多人对于“量子力学”这个神秘科学领域仍然还是十分陌生，虽然大多数人都听过量子力学，但基本都不清楚量子力学是个什么东东。

也对“电子计算机”跟“量子计算机”到底有什么区别，不是很清楚。

我比较善于写能让大家通俗易懂的文章，所以今天我会试着来跟大家科普一下，让大家看完文章后可以明白下面这3个问题：

1、什么是量子力学。

2、什么是经典计算机。

3、什么是量子计算机。

我会努力让大家即使没有任何相关知识基础，也能没有障碍的看完这篇文章。

（一）什么是量子力学

相对论和量子力学被誉为20世纪物理学的两大支柱，基于量子力学的应用是非常多的。

比如说整个半导体产业，基本都是在量子力学基础上才得以构建的，如果没有量子力学就不会有芯片、计算机，乃至我们当前五花八门的电子产品。

可以说，现代互联网所代表的信息科技，基本都是在量子力学基础上才得以实现的。

包括自旋磁共振，电子隧道显微镜、原子钟、人工智能、5G、LED，等等都跟量子力学脱不了关系，同时现代医学的大多数成像工具和分析方法，也都有依赖量子力学的地方。

像量子计算机也是完全基于“量子叠加态、测不准原理、量子纠缠”等神奇量子效应来构建的。

所以，量子力学几乎构成当前包围我们生活各式各样电子产品的基础科学理论。

然而，人类实际上，到目前为止仍然还没能真正理解量子力学背后的原理。

量子力学对人类来说，仍然是一个巨大的“黑箱”，目前量子力学很多的“诠释”都只是对黑箱所呈现出来的这些事物规律做一些“说得通”的诠释，所以每一种量子力学诠释，都有各自缺陷。

这里的黑箱是指，在不了解黑箱里面的原理情况下，只知道黑箱表面的使用。

比如说，计算机对大多数人来说就是一个黑箱。

很少人能清楚了解电子计算机的逻辑门运算是怎么样的一个过程，但不妨碍大多数人在简单学习之后，就可以学会用电脑打字。

也就是说“会用”，跟“会造”是两码事。

在不会造的情况下，只是会用，那么电脑就是一个“科技黑箱”。

当前有许多实验，包括已经制造出来的这些电子产品，都已经无可辩驳的证明“量子叠加态、测不准原理、量子纠缠”等匪夷所思的现象，是客观存在的。

但我们实际上并不知道“为什么”会有这些匪夷所思的现象。

所以为了解释这些匪夷所思的现象，我们目前只能去通过一些数学工具给出一些“诠释”，来试图更深入了解量子力学。

虽然只是在表层总结出来的规律，但通过数学工具精确计算后，我们还是通过量子力学精确描述许多现象，制造出可以实际应用的产品。

这就好比，元素周期表被“发现”的时候，科学也还不知道原子的结构，不知道电子的存在，但这不妨碍人们通过元素周期表呈现出来的一些规律，去精确预言某些还未发现的“元素”的特性。

所以在科学上，首先是通过对客观存在的现象，去总结规律要“能用”，然后才是试着去通过数学工具来解析原理，再从原理去更精确的推导应用，就是科学理论的发展过程。

（1）什么是量子

很多人一听量子，以为跟电子一样存在一个实体的“量子”，这个理解是错的。

量子更多是一个概念。

量子这个概念起源于普朗克的“黑体辐射定律”，当时是1900年普朗克在研究“黑体辐射”的时候，提出一个假说，那就是能量的传输不是连续的，而是“一份一份”的。

普朗克把这一份一份的能量称为“能量子”，也被人们称为“量子”。

这在当时是一个颠覆性的概念，因为在过去的经典物理学里，人们一直认为能量的传输是连续的，不存在最小单位。

但实际上能量传输并非连续，而是一份一份的，有一个最小单位，到了最小单位就不能再分割下去了。

由于这个假说太过于“叛逆”，简直颠覆了整个经典物理学，所以在能量量子化假设提出之后的十余年里，普朗克一直试图找各种方法，来通过经典连续概念来解释辐射能量的不连续性现象，但最终归于失败。

并且，在1905年，比普朗克更加“离经叛道”的爱因斯坦通过光电效应，提出了“光的量子化”解释。

爱因斯坦是在普朗克研究的基础上，认为光的传播也是“一份一份”的，并且爱因斯坦给出了极其充分的数学证明，而不是仅靠脑补，也就是存在所谓的“光量子”。

由于在光量子这个概念提出来之前，光作为一种波，已经被人们广为接受，因为光在各种试验里都会展现出波的特性。

那么在“光”也存在光量子的这种粒子性时，持续许多年的光究竟是波还是粒子的争论，总算有一个答案。

也就是“光的波粒二象性”，光既是一种波，同时也是一种“光量子”。

而后人们发现，不单单能量和光存在这种量子性，包括电子等其他微观粒子，也是存在这种“量子性”。

也就是电子也是“既是波，也是粒子”。

于是，在1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性。

在各种铁证如山的实验面前，最终人们不得不接受所有粒子都具有波粒二象性，既是波又是粒子，这种挑战人类常识的客观存在现象。

为了研究这样一种神奇现象，量子力学才得以构建。

之所以说这是一种神奇现象，因为在这个理论提出来之后，马上就有人敏锐的意识到，假如一切粒子就具有“波粒二象性”，那么岂不是说由这些粒子构成的宏观物质，包括我们人类本身，同样也是“既是波，也是粒子”？

你能想象自己的身体，在某一刻变成了“波”，可以穿墙而过吗？

所以，跟宏观结果巨大的差异，让量子力学一开始诞生，就被视为科学上的怪胎，许许多多科学家都不接受量子力学的存在。

包括同样身为量子力学的奠基人爱因斯坦，也一直不接受量子力学的测不准原理，认为“上帝不会掷骰子”。

量子力学最早就是研究为什么微观粒子会呈现这种“既是波，又是粒子”的神奇现象。

这里不得不提到物理史上，最经典的“双缝干涉实验”。

（2）双缝干涉实验

像物质既是波又是粒子，这种违反人类常识的科学理论，如果不是有铁证如山的实验证明，是不可能有人相信的。

而证明一切微观粒子“既是波，也是粒子”，是通过著名的“双缝干涉实验”来证明的。

首先，大家对波应该不陌生，最直观的感受就是你在一个池塘里，扔了一个石头，就会看到很清晰的“水波”。



在水波上可以看到“波峰”还有“波谷”。

虽然波也分为“机械波”和“电磁波”，但最基本的“波峰”和“波谷”都是有的，所以才会有波长的概念，也就是两个波峰或者两个波谷之间的距离，也就有波的频率等概念。

最早为了证明光是一种波，于是就有了“光的双缝干涉实验”。

光的双缝干涉实验原理很简单。

首先，我们普通实体在通过双缝之后，打到墙上应该形成两道相对应的双缝条纹，如下图所示。



但是，波就不一样了，波在通过极窄的缝隙时，会形成“衍射”现象。



也就是波在通过极窄缝隙的时候，不会按照直线传播，而是会绕过障碍物，形成衍射效应。

而光作为一种波，也存在衍射效应。

于是1801年，一名24岁的英国医生托马斯·杨，设计了一个“双缝干涉试验”，也被称为“杨氏双缝干涉”。



用于单一光源在通过两条极窄细缝之后，在这两个细缝发生了“衍射”，形成新的点光源。

这个时候等于发出了两道波。

这两道波的波峰和波峰叠加的地方就会在屏幕上留下亮条纹，而波峰和波谷叠加的地方因为互相抵消，就会在屏幕上留下暗条纹。

最终就在这个感光面板上留下了明暗相间的干涉条纹。



也可以通过看下面这个动图更直观的感受。



通过光的双缝干涉实验，那直观的明暗相间干涉条纹都无可辩驳的说明，光是一种波。

但是100年后，爱因斯坦提出“光量子”后，光作为一种“粒子”重新开始被人们又重视起来。

于是人们开始思考，既然光是一种“量子”，为什么还会出现双缝干涉条纹呢？

为了研究光到底是粒子还是波，一名叫做泰勒的年轻人，设计了“单光子的双缝实验”。



在这个实验里，泰勒给光源加了一层烟熏玻璃，来让光尽可能的减弱，减弱到在在某个时间间隔里，平均最多只有一个光子被射出来，通过双缝。

因为每次只有一个光子通过双缝，要比较长一段时间后，才会在感光屏幕上留下了曝光影响，当时泰勒设计的这个实验历时三个月的时间。

这个实验主要是，把光设想为粒子，去“一份一份”的发射让其通过双缝，按照人类常识来理解是不可能出现干涉条纹。

因为干涉条纹是两道波互相之间干涉，波峰和波峰叠加形成亮条纹，波峰和波谷叠加形成暗条纹，才得以出现的。

如果只有一个光子通过双缝，是否会显示出其“粒子”特性，只在感光屏幕上留下两条跟双缝对应的亮条纹。

这其实是泰勒设计单光子双缝实验的初衷。

但没想到最后实验结果，让所有人都感到“惊恐”。



在泰勒的单光子双缝实验里，最后居然也出现明显的干涉条纹。

这是非常不可思议的。



明明这些光子是一个接着一个发射出去的，每次通过双缝都只有一个光子，为什么还会形成干涉条纹？

这岂不是说，当一个光子在通过双缝的时候，居然“一分为二”，并且变成两个波，自己干涉自己？

这样匪夷所思的事情，一下子让所有物理学家都感到了“惊恐”，就像看到了幽灵一样。

但是单光子双缝实验里，最后清晰呈现的干涉条纹，都无可辩驳的说明这是客观存在的现象，是自然规律。

于是，为了解释这种客观存在的自然规律，量子力学才得以构建起来。

（3）万物皆波函数

在确认微观粒子都具有波粒二象性后，科学家们开始试着努力去构建一种理论，用数学工具来描绘这种“即是波又是粒子”的怪异现象。

物理学是建立在数学上的，没有数学的物理，就只是逻辑上的脑补产物。

所以科学家们首先试着用一些数学工具解释这种现象。

首先量子力学有一个最基础的现象是“不确定性原理”，也就是所有微观粒子的“位置和动量”是不可能同时具有确定值，这是海森堡于1927年提出。

不确定性原理，是基于粒子的波粒二象性，通过一些实验论证出来的。

我们在宏观里，要知道某一个物体的运动状态，只要知道他的位置和动量，就可以推算出他未来某一个时刻所处的位置。

但在微观领域就不是这样了。

我们永远不可能知道，一个电子会在某一时刻，处于哪个位置，我们只能说这个电子出现在位置A的概率是多少，出现在位置B的概率是多少。

于是，在量子力学描绘电子的运动轨迹，是用所谓的“概率云”。

如果用单光子双缝实验来说，当只有一个光子通过双缝实验，它最终落在屏幕上的位置也是只能用概率表示，比如落在A的概率是多少，落在B的概率是多少。

薛定谔在1926年推导出了薛定谔方程，当时人们还不知道这个薛定谔方程有什么涵义，不过随后玻恩提出“概率幅”的概念，人们才发现，可以通过薛定谔方程正确描述量子的运动状态，也就是量子在某个时刻出现在某个位置，是用概率来表示的。

这个后面被进一步发展，就形成了量子力学最重要的基础“波函数”。

波函数表示了粒子在某位置的概率幅，其绝对值的平方意味着某个时间点自由粒子在某个位置的可能性。

按照波函数的描述，所有粒子在被“测量”之前，都是一团“概率云”，然后沿着波函数去运动，只有这些粒子被测量之后，这个波函数就会从“概率云”坍缩为某一个确定的点。

不过为什么说量子力学是一个“黑箱”呢？

原因就是，当前的科学理论，仍然还不知道，这个粒子为什么会从“概率云”坍缩为一个确定的点，这个坍缩的原理是什么，是如何发生的，我们是无从得知的。

当前的量子力学只是知道会有这样的从波函数坍缩成确定的点的现象发生，然后对这个现象加以解释和描述。

所以在不知道这个最核心原理的情况下，当前量子力学就存在多个版本的“量子诠释”

（二）多个版本量子诠释

在量子力学的发展过程里，由于我们并不知道这些量子现象背后的原理，所以只能基于客观存在的现象规律，去通过数学工具提出一些解释，来诠释这种现象。

由于这种诠释是从外而内，不是掌握原理后由内而外，所以存在多个版本的量子诠释。

这些多个版本的量子诠释，都能从各自角度里，去解释存在的这些现象，但各自又有一些缺陷没办法解释的地方。

这就有点像盲人摸象，一个盲人摸到了大象的鼻子，一个盲人摸到大象的大腿，那么都根据自己所摸到的地方去描绘大象的形状，他们都只说对了某一部分，但又不是全部，结果他们描绘出来的大象形状，自然就是截然不同的。

这是在不知道原理的情况下，只通过存在的规律去诠释所必然存在的问题。

不过这并不妨碍，我们只通过这些诠释，就能精准计算出某些结果，并以此应用到科技上，制造出我们可以实际使用的这些电子产品。

只不过，如果科学要进一步发展，肯定要更深入去了解这些现象背后的真正原理，知道“为什么”会这样，解析其原理，才是科学要做的事情。

（1）哥本哈根解释

这是量子力学的主流版本，量子力学发展初期，主要是由玻尔在哥本哈根和海森堡创立的学派，这学派成员在玻尔带领下，以惊人的爆发力，为量子力学构建做出了重要的奠基作用。

而由哥本哈根学派所提出来的一个对量子现象的诠释体系，就被称为哥本哈根解释。

上面提到过波函数，按照哥本哈根的解释，某个粒子会按照波函数描述的那样去平稳移动，直到跟某个物体发生碰撞，比如被感光屏幕探测到时，就会发生坍缩。

也就是，当我们对一个光子进行测量的时候，在测量那一瞬间本来一团“概率云”就会坍缩为一个点，位于这个点的光子概率就变成1，其他位置的光子概率就全部为0，形成“概率坍缩”，也就是波函数坍缩。

这是哥本哈根解释的最核心理论，不过哥本哈根解释最具有争议的地方就在于，他认为这种坍缩是“随机”的。

也就是我们不可能预测电子在下一刻落在哪个位置的概率会为1，这是随机的。

只有我们观测到这个电子时，才能知道这个电子的位置。

这种随机化概念，实际上就是动摇了一直以来物理学的根据“决定论”。

物理学一直以来都有决定论的思维，就是说，假如我们所拥有的的参数数据足够多，计算能力足够强，那么我们可以模拟出宇宙在任何时刻的精确模样。

但量子力学却告诉我们，就连最微观的粒子我们都不可能精确预测其可能出现的位置。

所以，哪怕是薛定谔这样推导出薛定谔方程的量子力学奠基人，也没办法接受哥本哈根解释，直到他去世之前，他仍然写信给玻恩称自己永远无法接受哥本哈根解释。

包括爱因斯坦同样也是哥本哈根解释的头号反对者，他坚持不认为，波函数的坍缩是“随机”的，爱因斯坦认为哥本哈根解释只是某个还没有发现的决定性理论的统计近似结果。

不过虽然反对者众多，但这并不妨碍哥本哈根解释在通过波函数可以精确描述各种量子现象。

但是，哥本哈根解释确实存在一些没办法自圆其说的漏洞。

比如说波函数在坍缩的时候，信息是不守恒的。

在波函数坍缩之前，波函数包含许多信息，比如在位置A的概率是多少，在位置B的概率是多少。

结果在碰到位置B的时候，作为电子波函数坍缩在位置B上被我们测量到，但这个时候这个电子在位置A的概率是多少，这个信息就这样丢失了。

理论上来说，整个宇宙的信息是守恒的，不应该出现这样的信息丢失，这是哥本哈根解释没办法给出的答案。

还有包括坍缩究竟是瞬间发生，还是有一个过程。以及坍缩的过程以及标准是什么，也都没有一个定论。

这些实际上都是因为哥本哈根解释实际上只是对量子不确定原理这个现象所做的描述，并没有实际探究这个原理，所以才会出现这些没办法解释的漏洞。

于是为了解决哥本哈根解释所没办法解释的漏洞，就导致更多的科学家提出更多的这种“诠释”，从而也让量子力学体系更加壮大。

（2）多世界解释

多世界解释实际上就是我们平时耳熟能详的“平行宇宙”，是很多科幻小说最喜欢使用的设定，包括我自己在“大白奇书”上连载的小说，实际上也是基于平行宇宙这个设定去写的。

但实际上，多世界解释这个极具科幻色彩的理论，最早也是由科学家提出，并且现在有一半的物理学界愿意相信多世界解释。

多世界解释的意思是说我们测量电子时，测量导致波函数退相干，简而言之，“退相干”意味着波函数相互分离。

也就是电子落在位置A的波函数，跟电子落在位置B的波函数发生了分离，也就是退相干。

这一部分是比较确定的科学理论。

但多世界解释在这个基础上，做了很多的“逻辑推测”。

多世界解释认为，当一个电子通过双缝时，有可能落在位置A，也可能落在位置B。

当电子最终被测量到时，宇宙会在一瞬间分裂成两个宇宙，形成A宇宙和B宇宙。

其中A宇宙里的电子是落在位置A，B宇宙的电子是落在位置B。

我们普通人可能很难接受这种解释，因为仅仅因为一个电子，宇宙就分裂成两个宇宙？

那岂不是在无数次测量后，得分裂出无限多个宇宙？

这个还真有很多科学家认为有无穷多个宇宙，这些宇宙之间互不相干，永远不可能发生干涉，所以才会被叫做平行宇宙。

其实我们普通人不好理解的无限概念，对科学家来说是习以为常。

比如说，从我们现在三维空间来说，一个立方体里可以有限多个平面，一个平面也可以有无限多个线段。

也就是说，假如存在一个更高维度的空间，比如四维空间（不包括时间），那么理论上四维空间是允许存在无穷多个三维宇宙。

假如三维宇宙是可以无穷多个，那么多世界解释是有可能的。

然而多世界解释是没办法证伪的一个理论，因为我们永远不可能干涉到其他平行宇宙，也没办法测量，所以只能是理论上通过逻辑推测其存在。

所以多世界解释很大程度只是一个逻辑脑洞的产物，按照奥卡姆剃刀原理的“如无必要，勿增实体”，不管其他平行宇宙是不是存在，只要永远没办法干涉我们的宇宙，对我们来说就是没有意义的。

这也是很多科学家对平行宇宙不感冒的原因。

不过也有一项针对量子物理学家的民意调查显示，58%的人认为多世界解释是正确的。

这个主要在于，多世界解释里把那个恼人的“随机”给剔除了。

也就是每个粒子出现在任何位置的可能性，都会最终产生一个相对应的分裂宇宙，这就不存在概念随机。

而之所以，我们所处的这个宇宙里，这个电子落在这个位置，只是因为我们现在观测到的结果就是这样。

这也是某种“强人择”理论的体现。

另外，平行宇宙之所以被很多科幻小说热衷，主要基于平行宇宙的概念，可以衍生出很多有趣的设定。

比如说，我们每个人一生都要做很多选择。

当我们在做选择的时候，我们做不同的选择，就会分裂出不同的宇宙。

所以有可能某个宇宙里，你是亿万富翁，而某个宇宙里，你是乞丐。

当然，这种解释还会在哲学上产生一些思考，比如说，假如有其他无穷多个宇宙，对应自己无穷多个人生，让自己有无穷多个可能。

那岂不是说我们每个人自己的选择和个人意志是不重要的？

关于这个，我倒是有自己的理解。

我个人是比较倾向于多世界解释的，同时我认为多世界解释不代表我们个人选择不重要。

因为根据奥卡姆剃刀原理，对我们自己来说，只有我们当前所处的宇宙是有意义的。

所以，即使有其他平行宇宙做出了跟你不一样的选择，对你来说也是没有意义的。

因为你当前的视角就在这个宇宙里，如果你所处的宇宙里，你是乞丐，即使其他宇宙里你是亿万富翁也跟你没关系。

所以重要的是，让我们做出的选择时，我们的主视角能尽可能往好的分裂路线去走，而不是分裂到不好的路线去。

从这个角度看，个人意志和选择是很重要的。

（3）导航波解释

这个解释比较复杂，我简单说明一下。

导航波理论认为，波函数是有实体的，是一个真实的波叫做导航波。

粒子只是在导航波上的“顶点”，然后被导航波带着走。

但是，导航波理论跟哥本哈根解释最大区别是，导航波认为粒子的位置和轨迹是固定的，只是我们无法提前获取，只能观察到随机化的结果。

所以导航波理论是“决定论”，而非随机。

但是导航波理论有一个很大问题是，这个理论是建立在“隐变量”基础上构建的。

所谓隐变量，是隐藏在波函数中的一些我们无法接触到的信息。

也就是我们无法提前获取本来固定的粒子位置和轨迹，是因为我们没办法接触到隐变量。

这也是比较有争议的地方。

不过，在现代最新前沿的一些物理理论里，已经开始有越来越多人倾向这种解释。

这个主要是随着高维度领域的研究特别是一些研究高维的数学工具越发深入，现在人们普遍认为宇宙是有很多维度的，存在更高维空间。

换句话说，假设在更高维度空间里，存在我们三维生物所接触不到的“隐变量”是理论上可能的。

这个意思是说，微观粒子的不确定性原理，位置的随机化，只是在三维空间里随机，但在更高维度里，三维空间里的粒子运动就不是随机的，而是有固定的轨迹和规律，是可以精准预测的。

只是这样的固定轨迹在投射到三维空间时，就会呈现随机化的结果。

从这个角度来说，导航波理论的起名还真是恰到好处。

我来打个比方就是说，在高维度空间存在一个“实体粒子”，这个实体粒子能起到“导航”的效果，有固定的轨迹，但在投射到三维空间时，会呈现随机化的结果。

也就是三维空间的粒子运动，是在高维空间里的实体粒子导航之下进行的。

这个举例只是我的个人理解，仅供参考。

（4）其他解释

关于量子力学的其他解释还有很多

比如说有：量子贝叶斯理论、量子达尔文主义、随机力学、冯.诺伊曼-维格纳解释等等。

不过其他这些解释比较小众，不是太主流，我这里也就不耗费太多篇幅去写。

（三）总结

在搞清楚什么是量子力学后，我们就可以对量子力学的一些比较经典概念有一个比较好的理解，比如说“量子叠加态、不确定性原理、量子纠缠”等等。

比如说量子叠加态，最有名的一个思想实验是“薛定谔的猫”。

这个物理史上最有名的动物，是源自薛定谔的一场思想实验。

薛定谔假设，将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。

按照量子力学的原理，原子核的衰变是随机事件，也就是镭是否在某一时刻衰变，是概率的。

那么我们在具体观察这只猫之前，理论上这只猫会处于一个“非死非生”的叠加状态。

只有我们实际去观测这只猫的时候，才能确定知道这只猫究竟是死是活。

按照哥本哈根的解释，当外界观测这只猫之前，这只猫有点像处于“概率云”状态，在我们观测一瞬间，这个概率云才会发生坍缩，变成要么死，要么活的两个结果。

按照多世界解释，在我们观测一瞬间，宇宙会分裂成两个，一个宇宙里这个猫死了，一个宇宙这个猫还活着。

这个是结合上面的量子力学多种诠释，来做一个说明。

按照量子力学的说法，万事万物都是波函数，那么为什么我们宏观物质是存在确定性的呢？

因为在宏观物质里，时时刻刻都在发生着坍缩。

比如一个人由海量的粒子构成，这些粒子之间相互作用，等于时刻在被“测量”，所以时刻都在坍缩为固定状态，这就使得构成宏观物质的世界实确定的，而不是一个随机化的光怪陆离世界。

换句话说，所有量子化现象都是在微观世界才会出现的。

除此之外，在薛定谔的猫里，对于测量者的概念一开始有许多争论。

量子力学一开始最不能被人接受的是，把“人”的观察作为波函数是否坍缩的关键点。

这等于是有点唯心了。

后来科学家想了各种理论，才总算把观察者这个概念，从人身上剥离出去。

这个观察并非是要人去观察，其实只要是仪器去测量，跟任何仪器产生交互时，波函数都会坍缩。

从这个角度来说，现代量子力学仍然是一个唯物主义科学，而非不少人误解的“唯心主义”。

所以哥本哈根解释里才会有着很一个说法“我们永远无法真的抵达量子领域”。

因为任何测量行为都会导致波函数坍缩，这意味着我们永远无法真正看到一团概率云是什么模样，这只能存在于量子力学的猜想里。

而量子力学就是构建在这样的猜想基础上的一座大厦，这也是为什么说量子力学是一个黑箱理论。

只不过，当前各类电子产品，甚至包括量子计算机的原型机都出来了，都已经有无数例子证明量子力学的这个猜想是存在的，至少说从某个角度看是成立的。

就像盲人摸象，至少我们摸到了鼻子，已经描绘出这个大象的某一部分形状出来，即使距离大象真正的样子仍然还有比较大的差距。

所以，我们基于表面的这种规律应用，距离真理还是比较遥远的，科学探究宇宙真理的道路仍然还很漫长。

关于量子力学还有很多有趣的概念，比如说“量子永生”“量子纠缠”等等。

不过限于文章篇幅，这里就不再展开叙述。

其实今天这篇文章，就像我一开头说的那样，我一开始是打算写三部分的。

1、什么是量子力学。

2、什么是经典计算机。

3、什么是量子计算机。

不过写完第一部分“什么是量子力学”后，我发现已经写了有1.1万字。

考虑到文章的篇幅，1万字已经是极限了，太长一口气看太累。

所以我还是把剩下两个问题“什么是经典计算机，什么是量子计算机”，就留到明天的文章里再来一起写。

还没关注我的读者，可以关注“大白话时事”。

我想明天文章看完，应该能让大家明白，量子计算机跟电子计算机的差别在哪里，以及量子的优越性，这样大家就明白，为什么量子计算机会被寄予厚望，被认为是人类突破当前算力瓶颈的最有希望道路。

这样大家也就明白，为什么在10月16日，会集体学习量子科技。



当前我国的量子科技水平一直是居于世界最前沿，从量子加密技术，到量子计算机，我们都是走在世界领先地位上。

去年谷歌研发出来的53量子比特的原型机，就被谷歌自诩为取得了“量子霸权”。

但今天，我们自己研发出来的“九章”量子计算原型机，通过76个光子已经取得了对谷歌量子霸权的突破！

过去两年，我们在半导体产业被美国卡脖子，这场科技战让我们意识到什么才是“科技兴国”。

所以，在量子计算机领域，我们是绝对不能再落后于人。

美国是别想在这个领域去卡我们脖子。

虽然我是一直不太喜欢弯道超车这个说法，不过量子计算机这个已经不算弯道超车，而是直接开辟一条新赛道了。

不过同时，大家必须冷静看到，量子计算机当前还只是研发出原型机，距离真正可以大规模商业化的可编程通用计算机，还有很遥远的距离，可能还要几十年的时间。

远水解不了近渴，量子计算的原型机突破，并不能解决眼前最迫切的避免被美国在半导体产业卡脖子的难题。

但千里之行始于足下，我们现在已经踏出最关键的一步，未来仍然将属于我们。

最后感谢这些在量子科技和其他领域里一直默默无闻研发的科学家和科研人员，这才是真正的国之栋梁！

本文来源于“大白话时事”。
作者：星话大白。
我每天都会写分析文章，希望大家多多分享转发文章，欢迎关注！

【版權聲明】本文轉自《今日頭條》原文鏈結地址：https://m.toutiao.com/i6902400373835710979/
转载此文章是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误，或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明, 与本网联系我们将即时更正删除,谢谢。

林莽中（益东门人）

       读完这一万多字的文章。胜为兴奋，也补充了知识。谢谢楼主。

日月为易19

学习了

蜀中云

作者就非常优秀！！！