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量子物理和力学基础：量子理论是现代物理学的理论基础，它解释了原子和亚原子层面上物质和能量的性质和行为。物质和能量在该层面上的性质和行为有时被称为量子物理和量子力学。量子物理解释了原子和亚原子粒子以及最小的能量包（如光子）的工作原理。量子力学有助于解释原子尺度上发生的事情。量子力学的一些关键特性促成了技术突破。1) 叠加 - 亚原子粒子可以存在于两种状态之一或同时存在于两种状态中。2) 纠缠 - 分离的亚原子粒子瞬间相互响应的能力。3) 不确定性 - 我们无法在任何时间点知道量子粒子的精确位置和状态。量子技术研究指导了激光、磁共振成像 (MRI)、超导磁体、发光二极管、晶体管和半导体/微处理器以及电子显微镜等技术的发展。量子力学还为计算、精确测量、密码学和不可破解通信等关键领域的巨大飞跃创造了潜力。量子信息科学 (QIS)：量子信息科学是信息理论和量子物理学的结合，旨在开发新的、强大的信息处理方式。量子信息科学有许多可能的应用，其中一些已经投入使用或处于早期/中期测试阶段——例如卫星通信和高灵敏度传感器。其他一些应用有可能在未来 5-10 年内成熟。一些潜在的应用包括量子传感器，它可以发现新的地下石油和矿藏，或探测传统设备不够灵敏而无法辨别的核爆炸地震信号。新的便携式量子导航设备已经在接受严格测试，即使 GPS 网络被干扰或中断，它也能使士兵和武器平台找到方向。 QIS 还可以帮助开发量子和传统加密方法都无法破解的通信系统。中国已经在两座城市之间运营了一个安全的量子通信网络，并展示了其运行情况。1 量子计算：75 多年来，计算机的基本架构基本保持不变。先进材料和计算机科学的研究继续推动着经典计算速度和能力的极限。然而，一段时间以来，经典计算的物理极限已经显而易见。量子计算目前正处于上市前阶段，但它的成熟有望在计算速度和性能上实现超越传统计算的非凡提升，在某些方面
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