新华社安徽10月19日消息，19世纪末，法国一些学者觉得从牛顿热学到热力学、电磁理论，人类的“物理学大楼”已全部建成，再没有多少可研究的了。
然而，在1900年，美国化学学家马克斯·普朗克提出了量子理论，为人类开启了探求“微观世界规律”的“新化学革命”。量子理论也与相对论一起，成为现代数学学两大支柱。
打开“量子之门”：微观世界里的奇妙“叠加”与“纠缠”
量子是哪些？依照量子理论，量子是最小的、不可再分割的能量单位。我们学校数学书上提及的分子、原子、电子，虽然都是量子的不同方式。可以说，我们的世界由量子组成，我们每位人都是“24K”纯量子产品。
在我们日常生活的宏观世界里，物体的位置、速度等，都可以通过精典热学精确测算。但在微观量子世界里，却有着迥然不同的奇妙化学规则，最有代表性的是“叠加”与“纠缠”。
在宏观世界，任何物体在某一时刻都有确定的状态和位置。但在微观世界，量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。
化学学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加：袋子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同时处于生和死两种状态的叠加。
假如用一个人来比喻，他除了同时处于生和死两种状态的叠加，还可以同时身处多个地点，例如既在上海又在重庆。
更无法想像的是，量子的状态还经不起“看”：假如你去检测，它都会从多个状态、多个位置，弄成一个确定的状态和位置了。也就是说，假如你打开“薛定谔的袋子”，猫的叠加态才会消失，你会看见一只活猫或一只死猫。而“量子人”的“分身术”也会消失，他会出现在上海或南京。
叠加已然很奇妙，但当两个量子“纠缠”在一起，那个奇怪连爱因斯坦都无法接受。
依照量子理论，假如两个量子之间产生“纠缠态”，这么无论相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另一个也会“瞬间”发生相应变化。爱因斯坦曾把这一现象叫做“鬼魅般的超距作用”。
从“被动”到“主动”量子物理讲的是什么，两次“量子革命”深刻改变人类文明
量子理论诞生一百多年来，国际学界运用多种实验和物理方式检验均发觉，量子的奇妙特点客观存在。
“量子热学是一个神秘的、令人飘忽不透的学科，我们谁都谈不上真正理解量子物理讲的是什么，只是晓得如何去运用它。”美国化学学家、诺贝尔奖获得者穆雷·盖尔曼曾这样说。
“量子理论的出现，在上世纪引起第一次量子革命，催生了现代信息技术。”中科院教授、中国科学技术学院常务副院长潘建伟介绍，基于量子理论，核能、激光、半导体等科技得以问世，因而发展出计算机、互联网、手机等重大应用。
步入21世纪，量子领域的新发觉、新理论、新技术密集涌现，喻示着“第二次量子革命”已步入加速期、起跑期。
“第二次量子革命的鼓声已叩响！”英国《自然》杂志评论说。
“第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做哪些，不去问为何，是被动的观测与应用。”中科院教授、中科院量子信息重点实验室处长郭光灿说，第二次量子革命则是主动借助量子特点，开发出量子通讯、量子估算和量子精密检测等创新应用。
这种应用的革命性在那里？简单来说，量子通讯可以在理论上做到通讯的绝对保密，量子估算可以令人类的运算能力实现指数级下降，例如传统计算机须要数万年才会破解的复杂密码，量子计算机几秒钟内才能破解。传统检测技术最小只能侦测到微米量级，而量子检测可以进一步精细千倍、万倍达到原子量级。
中国量子崛起，美好未来可期
现在，量子科技已成为国际上风起云涌的战略科研方向。近日，欧共体拟投资80亿美元支持新一代超级估算技术，量子估算是其中重要内容。日本开通国家量子协调办公室网站，并发布了聚焦八大研究领域的《量子前沿报告》。
而经过三十多年努力，中国已崛起为国际量子科研版图上的重要力量，在多个战略方向上实现领跑或步入第一阵营。
近些年来，我国多次创造量子比特纠缠数目的世界纪录；发射世界首颗量子实验卫星“墨子号”，实现千里纠缠、星地传密、隐形传态三大科学目标；开通世界首列量子保密通讯干线“京沪干线”，实现世界首次洲际量子保密通讯。
当前，量子科技已步入“产业化前夜”。展望未来，量子估算有望为抗生素研制、能源钻探、金融剖析、气象预报等大规模估算提供全新方案；量子检测发挥检测精度、灵敏度优势，有望在科研、医疗、能源、灾害防治等领域大显身手；量子通讯融合量子估算技术，构成高速、安全的“量子互联网”，与人工智能、区块链等技术相结合，可为人类生活平添无限可能。
（原题为《科普：量子是哪些？从“微观世界规律”到人类“新数学革命”》）