20世紀(jì)物理學(xué)的壯麗篇章中，不僅有愛因斯坦相對(duì)論與規(guī)范場(chǎng)論的輝煌，同樣閃耀著量子力學(xué)的奇異光輝。隨著全球量子科技的蓬勃發(fā)展，中國(guó)在量子領(lǐng)域內(nèi)亦取得了矚目的科研成就，潘建偉教授領(lǐng)銜的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在量子通信技術(shù)與量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)方面成果斐然。

但是，量子通信技術(shù)之外，市面上涌現(xiàn)出形形色色的“量子保健產(chǎn)品”，如量子內(nèi)衣、能量吊墜、量子鞋墊，甚至還有量子波動(dòng)速讀等。生產(chǎn)商大肆宣傳其產(chǎn)品所具備的神奇保健效果，有的甚至宣稱穿戴這些產(chǎn)品可以益壽延年。然而，這些產(chǎn)品多數(shù)是借量子之名，行欺詐之實(shí)。那么，量子究竟是何物？這些所謂的量子產(chǎn)品真的值得信賴嗎？

在19世紀(jì)的終結(jié)之日，科學(xué)界翹楚們歡聚一堂，聆聽了開爾文公爵的學(xué)術(shù)演講。演講中，他表達(dá)了物理學(xué)界的自豪：經(jīng)典物理學(xué)的大廈已近竣工，只需要稍加修繕即可。這里所提及的經(jīng)典物理學(xué)，涵蓋了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁學(xué)。開爾文堅(jiān)信，憑借這兩大支柱，所有物理問題均能迎刃而解。

盡管如此，開爾文依然面露難色，提到了經(jīng)典物理學(xué)上空籠罩的兩朵烏云。其中一朵涉及以太，另一朵則是黑體輻射。眾多物理學(xué)者傾盡心血，試圖揭開這兩大謎團(tuán)的面紗。愛因斯坦否定了以太的概念，從而邁出了相對(duì)論發(fā)展的重要一步；而德國(guó)科學(xué)家普朗克在研究黑體輻射的過程中，提出了顛覆性的觀點(diǎn)——量子。

黑體輻射究竟是什么？黑體即只能吸收和輻射電磁波，無法反射電磁波的物質(zhì)，例如太陽(yáng)。黑體輻射出的電磁波波長(zhǎng)分布會(huì)隨著溫度的變化而變化。經(jīng)典物理學(xué)推導(dǎo)出的維恩定律在低頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在差異，而瑞利-金斯定律在高頻區(qū)亦然，且在頻率趨近無窮大時(shí)，能量無限增大，這就是所謂的“紫外災(zāi)變”。

普朗克在研究黑體輻射時(shí)，結(jié)合維恩公式與波爾茨曼熵公式，推導(dǎo)出一個(gè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全吻合的新公式。為了使該公式邏輯自洽，他大膽假設(shè)，電磁波的能量并非連續(xù)，而是一份一份地發(fā)射，每份能量為基本單位能量的倍數(shù)，該基本單位能量便是能量量子。

這一假定頗具冒險(xiǎn)性，因?yàn)樗鼜氐最嵏擦私?jīng)典物理學(xué)的理論。普朗克本人對(duì)此持懷疑態(tài)度，甚至是反感。人們的直觀感受是萬事萬物都是連續(xù)的，例如，在兩點(diǎn)之間直線最短。普朗克在提出這一理論后，自己也深感疑惑。

1905年，默默無聞的愛因斯坦發(fā)表論文，闡述光電效應(yīng)，借鑒了普朗克的能量量子理論，提出電磁波由能量量子構(gòu)成，即光量子（簡(jiǎn)稱光子），從而榮獲遲來的諾貝爾獎(jiǎng)。

自誕生以來，量子論的物理內(nèi)涵逐步發(fā)展，從最初代表離散的數(shù)學(xué)思想，與物質(zhì)核能量的最小單位相結(jié)合，到如今成為量子世界中物質(zhì)客體的總稱，包括光子、電子、原子等微觀粒子，它們共同遵循量子力學(xué)的規(guī)律。

量子力學(xué)作為物理學(xué)的重要分支，與經(jīng)典力學(xué)大相徑庭。20世紀(jì)的前十到二十年代，以尼爾斯·玻爾為首的哥本哈根學(xué)派引領(lǐng)了量子力學(xué)的發(fā)展，提出了互補(bǔ)性原理和不確定性原理等核心理論。

無需深究這些核心理論的細(xì)節(jié)，它們揭示了量子世界與眾不同的性質(zhì)，核心思想包括量子糾纏、量子疊加和量子坍縮。

量子疊加

我們知道，光子擁有偏振量、角動(dòng)量等特性。量子糾纏意味著，成對(duì)的光子中，一個(gè)光子的偏振量一旦被確定，另一個(gè)光子的偏振量也能立即得知，無論它們相隔多遠(yuǎn)。而量子疊加是指在未測(cè)量光子偏振量前，我們無法得知其確切狀態(tài)。

以兔子為例，現(xiàn)實(shí)生活中，兔子的性別是確定的。但在量子世界里，兔子既可能是公的，也可能是母的，即性別是疊加的，稱為量子疊加態(tài)，或量子疊加。

量子糾纏

假設(shè)測(cè)量一個(gè)粒子，其互補(bǔ)態(tài)的另一粒子狀態(tài)必定立即得知，就像“超距感應(yīng)”或“隱形傳態(tài)”，這便是量子糾纏。仍以兔子為例，若已知量子兔子中的一只為公的，則另一只必為母的。

量子坍縮

量子坍縮是指在未測(cè)量前，我們無法預(yù)知物體的真實(shí)狀態(tài)，這是一種純粹的隨機(jī)性。一旦開始測(cè)量，物體便會(huì)“塌縮”為一種可能狀態(tài)，仿佛它一直處于該狀態(tài)。要獲得其他可能狀態(tài)，必須復(fù)制大量相同的物體，并對(duì)它們分別測(cè)量，通過統(tǒng)計(jì)得出各種可能狀態(tài)的概率。

量子通信技術(shù)

量子通信利用了量子力學(xué)這一尖端技術(shù)。鑒于量子力學(xué)知之甚少，量子通信自誕生以來飽受非議。實(shí)際上，量子通信并非用量子進(jìn)行通信，而是利用量子糾纏特性對(duì)電磁波通信進(jìn)行加密。

光子既有波動(dòng)性，又有粒子性。此時(shí)，用于加密的光子偏振方向可以表示0和1。量子通信包括經(jīng)典通信信道和量子信道。通信雙方在通信時(shí)，會(huì)發(fā)送一串光子作為密碼，與經(jīng)典信道共同構(gòu)成量子通信。

量子通信的優(yōu)勢(shì)在于其無法被破解。發(fā)送光子時(shí)，量子通信衛(wèi)星會(huì)立即發(fā)現(xiàn)光子被攔截，且無法復(fù)制，因?yàn)橛^測(cè)時(shí)光子會(huì)立即坍縮。

量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)同樣基于量子技術(shù)，盡管目前尚未成功研發(fā)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用高低電平代表數(shù)據(jù)，0和1構(gòu)成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，一個(gè)比特占據(jù)一定內(nèi)存大小。量子計(jì)算機(jī)則擁有量子比特，具有量子疊加性，每個(gè)量子比特同時(shí)具備0和1的可能性。

此外，量子比特還具備量子糾纏性。緊密的聯(lián)系使得一個(gè)量子比特的變化會(huì)立即影響到另一個(gè)相關(guān)量子比特，無論距離多遠(yuǎn)。這意味著，觀測(cè)到其中一個(gè)狀態(tài)，另一個(gè)狀態(tài)便不言自明。

真正的量子技術(shù)應(yīng)用研究充滿挑戰(zhàn)，幾十年未形成商業(yè)化應(yīng)用。全球科學(xué)家正為此不懈努力。而那些宣稱利用量子技術(shù)的保健產(chǎn)品，只是利用人們的心理需求，實(shí)則通過簡(jiǎn)單的科學(xué)原理蒙蔽了消費(fèi)者。只要我們擦亮雙眼，利用基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，就能輕易識(shí)破其中的貓膩。