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揭秘:神秘的量子世界,和我们的现实世界有什么不同?

 昵称10991833 2019-06-26
(央视财经《中国经济大讲堂》)2016年,我国将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,量子这个物理学最前沿的概念一夜之间成了社会热点。2019年初,IBM最新的量子计算机惊艳亮相。那么,量子究竟是什么?它有哪些令人匪夷所思的特性?
中科院院士,中国科学技术大学教授郭光灿在《中国经济大讲堂》演讲时表示,凡是运动规律遵从量子力学的那些客体,统统叫量子。量子客体所有的物理量,包括位置、轨迹、状态、能量都是不确定的,所以量子会给我们很多新奇的体会。
6月27日21:48,CCTV-2央视财经频道《中国经济大讲堂》特邀重量级嘉宾,中科院院士,中国科学技术大学教授郭光灿,为您深度解读《量子技术将如何彻底重构经济生活?》。
嘉宾简介
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郭光灿,中科院院士,中国科学技术大学教授,中科院量子信息重点实验室主任,长期从事光学和物理学的教学和科研工作,是中国量子光学和量子信息的开创者和奠基人,创建了我国第一个量子信息实验室。
那么什么叫量子呢?
郭光灿凡是运动规律遵从量子力学的客体,统统叫量子。 它和我们所说的经典世界有什么不同?为什么来了个量子?
郭光灿肯定不同,因为它们遵从的物理定律不同,一个遵从牛顿力学、电动力学这经典物理,叫经典世界,这是大家很熟悉的一个世界,而我们所熟知的经典世界,所有这些量都是确定的。所以我们生长在一个确定的世界里,而量子世界是一个不确定的概率性的世界。
你看这两个世界有多大差别。比如说这个空间里有一个粒子,那么经典世界说这个时间这个粒子在空间哪一个位置,它是完全确定的,如果它不确定的话,那导弹打飞机怎么打,所以它的轨迹一定是确定的到哪儿我就打哪儿,对不对?但是量子就不一样了,量子是不确定的。这个世界里面、这个空间有一个量子,这个量子可能是光子,可能是电子,可能是夸克。那么,问这个粒子在空间哪一个位置,量子力学告诉你它是不确定的,概率的空间上哪一点都可以找得到它,一旦找到了就是一个,这个叫概率性。它是概率分布的,这就是很大的不同。
还有更不同、更奇怪的,如果一个粒子从空间的一点到另一点有几条路,那么,比如说从合肥到北京,我可以坐高铁,我可以坐飞机,就是有两条路。一旦到了北京以后,你问我从哪里来,我说我买的高铁票,我肯定坐高铁不坐飞机,那我就走了一条路。这经典物理是确定的,我的运动轨迹是确定的。要是量子的话,它从合肥到北京有两条路,有高铁,有飞机。一旦过来了,你问我怎么来的?假设我是量子,我说,我既坐高铁又坐飞机,我两条同时来,为什么?它是概率的,它是不确定的,这是它的特点。这个你就很奇怪对不对?但是自然界就是存在这种性质的粒子,它就按这种规律行事。所以我们不能不承认,你要去理解它。
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就像这个滑雪的漫画,滑雪会留下痕迹,你看左边那个人,他滑雪的痕迹到了大树底下,两边都有痕迹。所以右边这个人回头一看,他就想不清楚了,说这家伙他怎么过去的,两边都滑过去了。因为它是量子的,量子不走一边,量子是两边一块儿走,它是不确定的。经典世界的这个人(图右侧)他想不通,因为他只能走一边不能走两边。经典世界一定是确定的,量子世界就不确定的。所以,量子会给我们很多新奇的体会,那么这些量子世界和经典世界所不同的所有的性质,我们统统叫它量子性,比如说不确定性、概率性,还有量子纠缠、量子不可克隆等等,所有这些都叫量子性。
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