#量子

“量子”（quantum，复数形式为quanta），来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在微观世界的物理中，一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。并且，将同某种场联系在一起的粒子称为这一场的量子。例如电磁场的量子就是光子。1900年，马克斯·普朗克（Max Planck）在研究黑体辐射时，首先发现物质吸收或发射的辐射能量量子，他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，并提出了“量子假说”。后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。此后，爱因斯坦（Albert Einstein）、波尔（Niels Bohr）等物理学家利用量子假说解释了光电效应和原子特性，并陆续经海森伯（Werner Karl Heisenberg）、薛定谔（ErwinSchrodinger）、狄拉克（Paul Adrien Maurice Dirac）、德布罗意、玻恩（Max Born）等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。由于量子具备不同于经典物理的特性，如量子叠加、量子纠缠等，目前已发展出量子通信、量子计算等应用领域。量子通信已进入应用示范阶段，在美国、欧洲、中国已建成了量子通信网络，特别是中国科大潘建伟团队做成了世界最长的量子通信线路“京沪干线”。而量子计算领域，截至2020年，有美国、中国两国实现了“量子优越性”（也就是建造一台能够解决经典计算机无法解决的问题的量子计算机）。