量子的“超能力”

□松鼠老孙

量子的“超能力”

□松鼠老孙

最酷的科幻作品，一定是既讨论宇宙时空，又试图探索生命的秘密，因为这是目前科学领域面临的两个最大的未解之谜。比如科幻剧《星际迷航》里，柯克船长和斯波克进入“超距传输室”，就能从企业号飞船里消失，瞬间出现在星球另一端。你可不要以为这种科幻情节“纯属虚构”，其实，这种情节的设想来自量子奇异的性质。

没有半份儿的量子

量子，量子，我们已经听人们说了太多次这个词了，那么量子究竟是什么呢？简单地说，它是这个世界上小到不能再小的单元。在量子物理学研究中，东西从来都不是按一件一件来分的，它们全部统一被切分为小得不能再小的一份一份，这个最小单位就是量子。我们所知道的原子、分子、质子、电子等等，它们都是以量子为最小单位的。

那我们常碰到的“量子化”又是什么意思呢？我们在玩乐高积木的时候，不管你要搭建一座城堡，还是搭建一架挖掘机，都要用到许多块乐高积木。但无论你搭的是什么，你用的都是一整块的乐高积木，没有半块，也没有小半块之说。在乐高的世界里，一块乐高积木就是一粒量子；当你辛辛苦苦爬楼梯的时候，你可以注意数一数，不管多高的楼，楼梯都是一级又一级的台阶，不存在“半级”台阶这回事儿；学校里的等级也一样，二年级、三年级、四年级，不可能有2.5年级、3.5年级这一说。这些“整数”化，没有更小的份数的事儿，我们在物理学上称之为“量子化”。

量子是德国物理学家普朗克教授在1900年提出来的。是的，在人类漫长的历史过程中来说，量子的发现简直可以称作是“刚刚发生”。为什么到100年前才发现量子呢？因为量子实在太小太小了。所以我们不了解不太懂，也是情有可原啦，毕竟连最聪明的科学家们也没有完全弄清楚量子是怎么回事呢。

织一张保密网

在第二次世界大战中，密码学家图灵和许多破译人员一起，帮助英国政府，破译了德国希特勒战队的密码机。悲催的希特勒根本不知道，其实他所发布的所有命令完全暴露在盟军的眼皮子底下。在多次预先伏击战役失败后，希特勒开始怀疑自己的情报被盗取了，所以他下令对考文垂这样在战略上不重要的城市进行轰炸，以测验是不是真的被窃密了。丘吉尔为了战争的整体胜利，牺牲了考文垂，从而骗过了希特勒。

IBM公司研发出全新量子计算机，并免费向公众开放。

我们设想，如果当时的希特勒拥有了量子通信技术，那么，他的命运也许就不是这样的了。在量子通信技术里面，完全不存在信息被截获的可能性。当信息通过量子态传送到接收方的时候，接收方必须对量子进行测量才能看到传递的信息。如果中间，有第三者想要窃取信息，对不起，量子态马上就会发生改变，传送到接收方，接收方会立即发现被别人窃听了。

有些同学一听立即就激动了，那有了量子通信技术，是不是再也不用担心妈妈偷听我的电话了。恭喜你，你答对了！当你在跟同学讲电话的时候，家里任何一人只要拿起另一个电话机想进行窃听，你第一时间就会知道有人“侵入”了你们的谈话。

这个通信技术离我们还很远吗？我国杰出的量子物理学家潘建伟院士已经完成了距离超过200千米的光量子通信实验，在世界上保持领先水平。今年，我国还计划发射世界首颗量子科学实验卫星，与正在建设的京沪通信干线一起，最终打造一张天地一体化的量子保密通信网。

一株株薰衣草在灯光的映衬下，随着微风左右摇摆，像是在镁光灯聚焦下翩翩起舞的舞者。

浙江义乌市绣湖小学教育集团绣川校区吴俐莹

计算机里的“老大”

想象一下，你被要求在5分钟内在偌大的图书馆里，找到某一本书的某页上的一个大写字母“X”。这几乎是不可能的，因为那里有你数都数不过来的书。但是如果你有一台量子计算机，那么，所有的不可能就变成了可能。

和普通计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题相比，量子计算机却可以在同一时间内解决多个问题。这种超快速度可能彻底改变所有行业，还能解决复杂的问题:

1.提供更为精准的天气预报

量子计算机初创企业QxBranch的董事会成员雷伊·约翰逊表示，现代技术预测天气情况的时候，即使用最尖端的仪器分析温度和压力，也会出现太多可能性，气象模拟变化多端，而当前的天气预报多数也都属于经过分析的大致猜测，所以，天气预报还会出现漏报或错报的现象。但一旦有了量子计算机，它可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。这样，我们可以提前得知飓风等灾难来袭的具体信息，并赢得时间去拯救更多生命。

2.再也不会堵车

量子计算机可以简化空中和地面交通控制的工作量，因为它们善于迅速计算出最佳路线。如果你计划公路旅行，期间要在10个不同的地方停留，普通计算机可能需要单独计算所有可能路线的长度，然后筛选出最佳路线。而量子计算机可以同时计算所有路线的长度，并以更快的速度筛选出最佳路线。

3.加速太空探索

利用开普勒太空望远镜，天文学家已经在太阳系外发现近2000颗系外行星。开普勒的任务还包括盯紧这些行星，等待它们从宿主恒星前面通过。届时，这些系外行星会投下阴影，天文学家可分析和预测这些行星上的大气状况，以及它们是否适合生命生存。

量子计算机可帮助太空望远镜获得更多数据，并发现更多系外行星，帮助迅速确认哪些行星最有可能适合生命生存。量子计算机甚至能够发现开普勒望远镜错过的系外行星。

未来的科学家们，请你来思考

现在，科学家们已经证实“量子传态”是可以实现的，那么人类是不是就可以实现把人和物体像《星际迷航》里面那样，传到其他的地方去？

目前来说，这个过程要实现还是不太现实的。因为“量子隐形传态”要求接收方和发送方先拥有一对“关联量子”，才能实现传递信息这个步骤。在这个过程中，仅仅是把量子态，也就是一个物体的各种属性传递过去，而不是物体本身。

那么问题就来了，即使我们可以把代表我们的所有属性都传送到另一个星球上再创造一个“我”，那么留在地球上的“我”又是什么呢？生命难道真的可以这么轻松地复制吗？大脑如此精密的器官是否真的可以把它量子化？

这些问题都是未解之谜，等着你们去解开，少年们，努力吧！

临街的几家茶馆早已坐满了人。他们边悠闲地品着早茶，边和路过的熟人打招呼，时而和临桌的人聊几句时政、唠几句家常。

浙江桐乡市濮院小学翔云校区张青竹