由美國物理學會發起，國際科學史界和物理學界聯合籌劃將2025年確立為“量子世紀年”， 歐洲和美國物理學家建議自2021年起將每年的4月14日定為慶祝日，即世界量子日！

“世界量子日”旨在讓公眾也能參與到對量子科學與技術的理解和討論，即：

它是如何幫助我們在最基本的層面上理解世界的本質的？
 它是如何幫助我們開發對我們今天生活至關重要的技術的？
 它將如何引 領未來的科技革命，這又將如何影響我們的社會？
 為什么是4月14日呢？

是因為普朗克常數4.135667696×10-15eV·s, 約化為4.14，雖然這個數字現在修訂為更準確的另一長串數字了。如果用國際單位，普朗克常數是6.62607015×10-34J·s。所以來自65個以上國 家的科學家在2021年發起的一項倡議，將以后每年的4月14日作為“世界量子日”。

什么是量子？

量子（quantum）是現代物理的重要概念。即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。

量子一詞來自拉丁語quantus，意為“有多少”，代表“相當數量的某物質”，它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。

后來的研究表明，不但能量表現出這種不連續的分離化性質，其他物理量諸如角動量、自旋、電荷等也都表現出這種不連續的量子化現象。這同以牛頓力學為代表的經典物理有根本的區別。量子化現象主要表現在微觀物理世界。描寫微觀物理世界的物理理論是量子力學。

自從普朗克提出量子這一概念以來，經愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀的前半期，初步建立了完整的量子力學理論。絕大多數物理學家將量子力學視為理解和描述自然的基本理論。

而延伸出的量子力學、量子光學等成為不同的專 業研究領域。其基本概念為所有的有形性質是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的數值是離散的，而不是連續地任意取值。例如，在原子中，電子的能量是可量子化的。這決定了原子的穩定性和發射光譜等一般問題。絕大多數物理學家將量子力學視為了解和描述自然的基本理論。

通俗地說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元。

如何理解離散呢？

中國科學家指出，我們統計人數時，可以有一個人、兩個人，但不可能有半個人、1／3個人。我們上臺階時，只能上一個臺階、兩個臺階，而不能上半個臺階、1／3 個臺階。這些就是“離散變化”。對于統計人數來說，一個人就是一個量子。對于上臺階來說，一個臺階就是一個量子。如果某個東西只能離散變化，我們就說它是“量子化”的。

量子疊加態

這是一個神奇的狀態，也是不同于經典物理學的概念。

談到疊加態，我們就不得不提起那個著 名的“薛定諤的貓”理論。在我們的經典理論中，一個客體的狀態（用0和1表示）就像最簡單的二進制開和關，只能處于開或者關中的某一個狀態，即要么是0要么是1，這就好比一只貓，要么是生要么是死，不能同時“又生又死”。

但這一理論并不適用于量子世界：在量子世界中，一只貓可以處于又生又死的疊加狀態。這種所謂的量子相干疊加正是量子世界與經典世界的根本區別。

量子力學

量子力學是人類的物理學理論，同時也是人類的物理學理論基礎，量子力學主要是描述微觀粒子的運動規律，在量子力學中存在很多顛覆傳統認知的定律和現象，微觀粒子的運動方式仿佛遵循另一種規則。

從定義上來看，量子力學似乎并不復雜，無非就是在研究“量子”的運動規律和性質，是從微觀的角度去剖析宇宙的本質。實際上的量子力學十分復雜，完全和我們熟知的世界是一個不同的領域，著 名的物理學家費曼就說過：“沒有人真正懂量子力學”，他認為，如果有一個人聲稱自己搞懂了量子力學，那么這個人就是對量子力學一竅不通。

任何比量子更小的物理單位都是沒有意義的，并不是更小的單位不存在，而是低于普朗克尺度后，我們的物理定律就失效了，不止是在小于量子尺度時，人類的物理定律會失效，在黑洞的奇點附近，人類的物理定律同樣會失效。不論是相對論還是量子力學，都不能完 美地描述已知宇宙，在黑洞和特別小的尺度下就會失效。

所以，量子力學就是人類現在描述微觀粒子的理論，只不過微觀粒子的運動規律和基本構成與宏觀世界中的規律有很大的差距，同時量子力學目前還不是百 分 百完善的理論，許多領域和無法解釋的事情都能和量子力學扯到一起，于是才有了“遇事不決，量子力學”，這樣的調侃。

量子理論的應用！

在許多現代技術裝備中，量子物理學的效應起了重要的作用。從激光、電子顯微鏡、原子鐘到核磁共振的醫學圖像顯示裝置，都關鍵地依靠了量子力學的原理和效應。對半導體的研究導致了二極管和三極管的發明，最后為現代的電子工業鋪平了道路。在核武器的發明過程中，量子力學的概念也起了一個關鍵的作用。

在上述這些發明創造中，量子力學的概念和數學描述，往往很少直接起了一個作用，而是固體物理學、化學、材料科學或者核物理學的概念和規則，起了主要作用，在所有這些學科中，量子力學均是其基礎，這些學科的基本理論，全 部是建立在量子力學之上的。以下僅能列舉出一些最顯著的量子力學的應用，而且，這些列出的例子，肯定也非常不完全。

量子計算機

量子計算機（quantum computer）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。

量子計算機的特點主要有運行速度較快、處置信息能力較強、應用范圍較廣等。與一般計算機比較起來,信息處理量愈多，對于量子計算機實施運算也就愈加有利,也就更能確保運算具備精準性。

量子通信

量子通信是利用量子疊加態和糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式，基于量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算破解的絕 對安 全性保證，主要分為量子隱形傳態和量子密鑰分發兩種。

量子隱形傳態基于量子糾纏對分發與貝爾態聯合測量，實現量子態的信息傳輸，其中量子態信息的測量和確定仍需要現有通信技術的輔助。量子隱形傳態中的糾纏對制備、分發和測量等關鍵技術有待突破，處于理論研究和實驗探索階段，距離實用化尚有較大差距。 [1] 量子密鑰分發，也稱量子密碼，借助量子疊加態的傳輸測量實現通信雙方安 全的量子密鑰共享，再通過一次一密的對稱加密體制，即通信雙方均使用與明文等長的密碼進行逐比特加解密操作，實現無條件絕 對安 全的保密通信。 以量子密鑰分發為基礎的量子保密通信成為未來保障網絡信息安 全的一種非常有潛力的技術手段，是量子通信領域理論和應用研究的熱點。

2022年4月13日報道，中國科學家設計出一種相位量子態與時間戳量子態混合編碼的量子直接通信新系統，成功實現100公里的量子直接通信 。