基本概念

1、量子

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量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元，很多人可能不明白这句话是什么意思，简单的说不论是原子，质子，分子都可以叫量子。
地磁场最小粒子是光子，并且光子是有规律的进行着某种变化，所以我们可以把光子称之为地磁场的量子。

2、量子态

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量子态就是量子状态，即微观粒子所可能具有的状态——能量状态。原子中的电子具有能级状态，即是说这些电子的能量是量子化的，电子只可能具有某条能级所对应的能量。晶体的电子具有能带状态，即是说这些电子的能量也是量子化的，但电子只可能具有某个能带中的某条能级所对应的能量。
好比在一个教室中有许多座位，某个学生可以去占据某个座位，某个座位也可以空着。这里的座位就相当于量子态，学生就相当于微观粒子。

3、态叠加与坍缩、量子纠缠

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量子力学最神秘的3个谜题就是态叠加与坍缩、单体态叠加与量子纠缠。

3.1 态叠加与坍缩，量子力学离不开意识，意识是量子力学的基础。

量子力学的第一个诡异现象叫做态叠加原理和坍缩。经过这么多年的唯物主义教育，我们的思维往往是较真的，每当谈到一个物体，我们通常认为这个物体存在的空间位置就是绝对客观的，是不以人的意志为转移的。比如举一个简单的例子：你的母亲现在家里还是在广场？按照生活经验母亲肯定在这两个位置中的一个，两者必居其一。
但把这个问题放在量子力学里就不一样了，量子力学的思想就像是你的母亲即在家又不在家，即在广场又不在广场，你要想知道母亲究竟在哪，就务必要回去看看或者打一个电话问问。那么这个举动就是观察的动作。一旦你观察了，你母亲的位置就确定了，家里和广场必居其一。那么母亲这个不确定的状态就是态叠加，你一观察状态确定了，就是量子坍缩。
最早的双缝实验证明了光的波粒二象性，在后来科学家们在这个实验的基础上继续进行了单独粒子的双缝实验、量子擦除实验等越来越精细的实验，最后竟然发现了一个电子在不被观测时可以同时通过两个缝隙，但一旦实时观测之后就会选择一个缝隙通过。
也就是说，电子在没有被观测的时候，也是处于叠加态，就是没有客观的确定状态，但是一旦被观察，就会坍缩成固定状态。这就是量子力学很诡异的现象之一态叠加与坍缩。

3.2 单体的叠加态：薛定谔的猫

在1935年，奥地利有一个物理学家叫薛定谔，这个人也是量子力学的创始人之一，他提出的一个思想实验——薛定谔的猫。那么这个实验究竟是什么呢？

他大胆地设想：如果把一个活蹦烂跳的小猫放在一个密封的盒子里，事先在盒子里安装一种特殊装置，这个装置就是一个原子核和毒气触发系统，原子核有50%的可能性要衰变，一旦原子核衰变，就会发射一个粒子，粒子就会触发毒气装置。

那么我们开始提问了，既然毒气有50%的可能释放，猫又在密封的盒子里，那么此时猫是死是活呢？那么这就是一个既死且活的猫。
这个结论与我们通常的思维是严重背离的，这个实验牛就牛在思维的严谨性，50%的概率有效规避了人们用概率论的确定性推理。试验似乎告诉人们，物质的存在的状态必须要引入观测，引入意识才能确定。

3.3多体的叠加态：量子纠缠

母亲究竟在家还是在广场，薛定谔的猫究竟是死了还是活的，这是同一事物处于叠加的状态，那么两个以上事物他们都处于不同状态的叠加，而且他们之间还存在明确的关系。那么这种多提的叠加态就是——量子纠缠。
我们继续用宏观事物假设微观粒子，我们可以假设一个中国人买了一双鞋，这个中国人把一只鞋邮寄给了巴基斯坦的一个人，另一支鞋邮寄给了一个美国人。当然在收到邮件后，美国人和巴基斯坦人没有打开邮寄时，谁也不知道收到的是左脚的还是右脚的。但是只要美国人打开包裹，看见自己的是左脚时，不用问就能知道右脚的给了巴基斯坦的人。同理也是如此。

就是说，我们如果能把同一个量子体系，或者一个颗粒衰变成很多粒子，让他们分散在宇宙各地，在未实施观测之前，我们永远不会知道也不会在意这些粒子的状态，但是一旦你观测了其中一颗粒子，其他未被观测的粒子也会瞬间调整自己的状态，与被观测的粒子状态相应。
这就是我国科学家潘建伟教授主导的量子隐形传输技术——量子保密通信技术的理论依据。众所周知，2016年我国发射了世界首颗量子卫星——墨子号，墨子号的任务就是进行星地高速量子密钥分发实验和在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验。

量子计算到底是个什么鬼？

https://blog.csdn.net/sunhf_csdn/article/details/80132419

量子计算

量子计算机如何工作

量子计算机是基于量子比特的，量子比特根据量子物理学的两个关键原理进行操作：叠加和纠缠。叠加意味着每个量子位可以同时表示一个1和一个0。纠缠意味着叠加的量子比特可以相互关联，也就是说，一个状态（无论是1还是0）可以取决于另一个的状态。利用这两个原理，量子位可以作为更复杂的开关，使量子计算机的功能可以让他们解决使用当今计算机难以解决的难题。
量子计算机中类似于比特的单位是量子比特（qubit），相对于比特中存储的信息只能是“1”和“0”两种状态，量子比特中存储的信息可能是“1”也可能是“0”，换句话说，就是量子比特里存储的信息可以既是0，又是1。因此，一个量子比特可以同时表示1和0两个数，两个量子比特可以同时表示0、1、2、3四个数，n个量子比特则可以同时表示2^{N个数，而且随着n的增加，其表示信息的能力将指数上升，例如，一个250量子比特的存储器（由250个原子构成）可能存储的数将达到2}250,比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。
由于数学计算可以同时对存储器中全部的数据进行，因此，量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^{N个输入数进行数学运算。其效果相当于传统计算机重复实施2}N次操作，或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。而这就是量子计算机为什么会这么快的秘密。

量子状态

量子位必须被原子，离子（电子数量太多或太少的原子），甚至更小的物质（如电子和光子（能量包））所储存.
本文的存储载体是光子。

量子怎么控制它

利用激光束，电磁场，无线电波和各种其他技术来包含原子和改变它们的状态。

例如：
1、用量子点做量子比特，它是纳米级微小的半导体粒子，其内部可以控制单个电荷载流子，电子和空穴（缺失电子）。
2、通过所谓的离子阱来产生量子比特：你从一个原子中加入或者去掉一个电子来产生一个离子，把它稳定在一种激光聚光灯下（所以它被锁定在一个非常明亮的大灯里，像一个纳米级的兔子跳舞），然后把它转换成不同的状态激光脉冲。

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