量子科技及其未來(lái)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用展望

余澤平

除了目前大熱的量子計(jì)算外，量子科技的主要應(yīng)用方向還包括量子通信和量子測(cè)量。同樣是基于量子力學(xué)的特性，量子通信和量子測(cè)量，在信息安全和防竊聽、測(cè)量精度和靈敏度方面突破經(jīng)典技術(shù)的瓶頸。與尚在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)的量子計(jì)算相比，量子通信已經(jīng)進(jìn)入到應(yīng)用階段。

近來(lái)，“量子科技”成為了熱詞。但是作為“量子科技”理論基礎(chǔ)的量子論或者量子力學(xué)，卻有了一百多年的歷史。普朗克在1900年10月公布的黑體輻射（即熱輻射）能量密度公式，被認(rèn)為是量子論的開端。其后的物理學(xué)理論基本是以量子力學(xué)為核心的，各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用可以說是量子力學(xué)的衍生品。

起源：物理學(xué)晴朗天空中的“兩朵烏云”

就在1900年，一個(gè)新世紀(jì)的開始，物理學(xué)們心情愉悅，認(rèn)為物理學(xué)的天空一片晴朗，許多重大的物理問題都有了答案，可著名物理學(xué)家開爾文勛爵則認(rèn)為，物理學(xué)晴朗的天空中仍在遠(yuǎn)處飄著兩朵烏云。其中的一朵烏云是，電磁波（光）的媒介還沒有找不到。人們知道水波的媒介是水，找到了聲波的媒介是空氣或者其他可以傳播聲音的物質(zhì)。電磁波的媒介雖然被稱為以太，但卻找不到它的媒介物。 另一朵烏云是，有關(guān)電磁波的能量均分定理，無(wú)法確定一定溫度下各種電磁波的能量究竟是多少的問題。

幾乎以光的速度，開爾文勛爵的“兩朵烏云”被照亮了。

普朗克寫出了熱輻射中各種電磁波能量的公式，即普朗克定律。為此，普朗克假設(shè)，物質(zhì)通過振動(dòng)發(fā)出或吸收電磁波時(shí)，振動(dòng)的能量必須是某個(gè)基本單元的整數(shù)倍。……