世界量子天2025年:什么是量子叠加,这对量子计算意味着什么?

量子叠加是一种现象,其中很小的粒子可以同时在两个状态中,但前提是没有直接观察到它。

来源:LiveScience
(图片来源:Victor de Schwanberg/科学图库通过Getty Images)

今天(4月14日)标志着2025年的世界量子日,这是一个国际庆祝活动,旨在促进公众对量子科学的理解。

选择日期为4/14,是因为4.14代表普朗克常数的前三位数字(4.135667696 x 10-15 hertz电子伏特,舍入到4.14 x 10-15) - 量子物理学的重要数量。

普朗克的常数 -15

量子物理学是涉及宇宙中最微小颗粒的科学分支,例如原子,电子,光子(光颗粒)和其他亚原子粒子(如夸克)。

量子物理 光子

在日常世界中,根据我们可以看到的规模,事情倾向于遵循古典物理的定律。但是,当您一直放大最小的粒子时,古典物理也停止工作,量子力学规则也会发挥作用。

量子力学

量子物理学的一些关键概念是,诸如电子之类的粒子可以像波浪一样行为,反之亦然(称为波粒偶性);可以将两个粒子链接到这样的方式,如果您测量一个粒子,您会立即了解另一个粒子(量子纠缠);量子粒子可以立即在多个状态下直到观察到(量子叠加)。

波颗粒二元性 量子纠缠

什么是量子叠加?

在日常生活中,某些东西只能一次处于一个状态:灯开关是打开或关闭的,猫要么死或活着。在量子世界中,事情的工作方式并不相同。量子叠加描述了量子粒子(例如电子,光子甚至原子)如何同时存在于多个不同状态下的量子粒子,直到测量为止。在观察之前,它不是状态之间的一半,而是两者的“叠加”。

猫死了,要么活着 直到测量 通过波描述

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