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揭秘:神秘的量子世界,和我們的現(xiàn)實世界有什么不同?

 昵稱10991833 2019-06-26
(央視財經(jīng)《中國經(jīng)濟(jì)大講堂》)2016年,我國將世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空,量子這個物理學(xué)最前沿的概念一夜之間成了社會熱點。2019年初,IBM最新的量子計算機(jī)驚艷亮相。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,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦在《中國經(jīng)濟(jì)大講堂》演講時表示,凡是運動規(guī)律遵從量子力學(xué)的那些客體,統(tǒng)統(tǒng)叫量子。量子客體所有的物理量,包括位置、軌跡、狀態(tài)、能量都是不確定的,所以量子會給我們很多新奇的體會。
6月27日21:48,CCTV-2央視財經(jīng)頻道《中國經(jīng)濟(jì)大講堂》特邀重量級嘉賓,中科院院士,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦,為您深度解讀《量子技術(shù)將如何徹底重構(gòu)經(jīng)濟(jì)生活?》。
嘉賓簡介
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郭光燦,中科院院士,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授,中科院量子信息重點實驗室主任,長期從事光學(xué)和物理學(xué)的教學(xué)和科研工作,是中國量子光學(xué)和量子信息的開創(chuàng)者和奠基人,創(chuàng)建了我國第一個量子信息實驗室。
那么什么叫量子呢?
郭光燦凡是運動規(guī)律遵從量子力學(xué)的客體,統(tǒng)統(tǒng)叫量子。 它和我們所說的經(jīng)典世界有什么不同?為什么來了個量子?
郭光燦肯定不同,因為它們遵從的物理定律不同,一個遵從牛頓力學(xué)、電動力學(xué)這經(jīng)典物理,叫經(jīng)典世界,這是大家很熟悉的一個世界,而我們所熟知的經(jīng)典世界,所有這些量都是確定的。所以我們生長在一個確定的世界里,而量子世界是一個不確定的概率性的世界。
你看這兩個世界有多大差別。比如說這個空間里有一個粒子,那么經(jīng)典世界說這個時間這個粒子在空間哪一個位置,它是完全確定的,如果它不確定的話,那導(dǎo)彈打飛機(jī)怎么打,所以它的軌跡一定是確定的到哪兒我就打哪兒,對不對?但是量子就不一樣了,量子是不確定的。這個世界里面、這個空間有一個量子,這個量子可能是光子,可能是電子,可能是夸克。那么,問這個粒子在空間哪一個位置,量子力學(xué)告訴你它是不確定的,概率的空間上哪一點都可以找得到它,一旦找到了就是一個,這個叫概率性。它是概率分布的,這就是很大的不同。
還有更不同、更奇怪的,如果一個粒子從空間的一點到另一點有幾條路,那么,比如說從合肥到北京,我可以坐高鐵,我可以坐飛機(jī),就是有兩條路。一旦到了北京以后,你問我從哪里來,我說我買的高鐵票,我肯定坐高鐵不坐飛機(jī),那我就走了一條路。這經(jīng)典物理是確定的,我的運動軌跡是確定的。要是量子的話,它從合肥到北京有兩條路,有高鐵,有飛機(jī)。一旦過來了,你問我怎么來的?假設(shè)我是量子,我說,我既坐高鐵又坐飛機(jī),我兩條同時來,為什么?它是概率的,它是不確定的,這是它的特點。這個你就很奇怪對不對?但是自然界就是存在這種性質(zhì)的粒子,它就按這種規(guī)律行事。所以我們不能不承認(rèn),你要去理解它。
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就像這個滑雪的漫畫,滑雪會留下痕跡,你看左邊那個人,他滑雪的痕跡到了大樹底下,兩邊都有痕跡。所以右邊這個人回頭一看,他就想不清楚了,說這家伙他怎么過去的,兩邊都滑過去了。因為它是量子的,量子不走一邊,量子是兩邊一塊兒走,它是不確定的。經(jīng)典世界的這個人(圖右側(cè))他想不通,因為他只能走一邊不能走兩邊。經(jīng)典世界一定是確定的,量子世界就不確定的。所以,量子會給我們很多新奇的體會,那么這些量子世界和經(jīng)典世界所不同的所有的性質(zhì),我們統(tǒng)統(tǒng)叫它量子性,比如說不確定性、概率性,還有量子糾纏、量子不可克隆等等,所有這些都叫量子性。
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