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量子力學(xué)是微物理的基本理論框架。它自提出100多年以來(lái)，在物理學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用的各個(gè)方面都取得了一次又一次的成功。從九章量子計(jì)算機(jī)原型的發(fā)布，到廣域量子保密通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中條件成熟的證明，中國(guó)科學(xué)家這幾年在量子科技領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

量子力學(xué)的建立使人類對(duì)世界的認(rèn)識(shí)從宏觀走向微觀。這是近400年來(lái)現(xiàn)代科學(xué)史上的一次革命性飛躍，也是公認(rèn)的上個(gè)世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。

在我們了解量子力學(xué)之前，我們需要弄清楚什么是量子？我們復(fù)雜的物理世界是如何由微觀粒子組成的？

量子不是“子”，而是一個(gè)物理概念，物質(zhì)是由原子組成的，原子是由原子核和電子組成的，原子核是由質(zhì)子和中子組成的。那么什么是量子粒子呢？它與電子、質(zhì)子和中子相比如何？

事實(shí)上，量子只是一個(gè)物理概念，而不是一個(gè)物理對(duì)象。如果一個(gè)事物有最小的、不可分的基本單位，我們就說(shuō)它是可量化的，并稱之為最小的可分單位量子。所以量子不是一個(gè)真正的粒子。

例如，當(dāng)我們計(jì)算人數(shù)時(shí)，我們可以有一兩個(gè)人，但不能有一半。另一個(gè)例子是，當(dāng)人們踏上舞臺(tái)時(shí)，他們只能走一兩步，不能走半步。所以對(duì)于人數(shù)的統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)，一個(gè)人就是一個(gè)量子；對(duì)于一步一步，一步就是一個(gè)量子。

同樣，電子是陰極射線中最小的單位，所以我們可以說(shuō)電子是陰極射線的量子。光子是光的量子，一束光必須至少有一個(gè)光子，否則就沒有光。

上述例子是物質(zhì)成分的量子化，另一個(gè)是物理量的量子化。假設(shè)您駕駛的是“量子汽車”，您只能以5公里/小時(shí)、20公里/小時(shí)或80公里/小時(shí)的速度行駛，并且這些值之間的速度是不允許的。換擋時(shí)，你突然從5公里/小時(shí)跳到20公里/小時(shí)，速度的變化是瞬間的，你很難注意到加速的過(guò)程。能量值由連續(xù)任意變?yōu)殡x散具體，且存在固定的最小值，其他值只能是最小值的倍數(shù)。這叫做物理量的量子化。

科學(xué)研究證明，在每原子和分子中，電子的能量都是量子化的。不僅能量，而且電荷、磁矩、角動(dòng)量和許多其他物理量都被量子化。

物質(zhì)組成和物理量的量子化表明量子化是微觀世界的本質(zhì)特征，量子力學(xué)已成為科學(xué)家描述微觀世界的基本理論。

量子力學(xué)出現(xiàn)后，傳統(tǒng)的牛頓力學(xué)被稱為經(jīng)典力學(xué)。舉例說(shuō)明“量子”與“經(jīng)典”的本質(zhì)區(qū)別。經(jīng)典世界的特點(diǎn)是，物體的物理量和狀態(tài)在某一時(shí)刻完全確定：晶體管不是開就是關(guān)，而且完全確定。也就是說(shuō)，經(jīng)典信息不是0就是1，沒有歧義。

但在量子世界中，物體的物理量具有不確定性和概率性，這種不確定性與實(shí)驗(yàn)技術(shù)無(wú)關(guān)。它是量子世界的本質(zhì)特征，不能被消除。