量子的傻瓜:基本解释

量子物理适用于哪些原子和粒子?

每个粒子、原子和分子(光子、电子或整个原子)的行为都符合量子力学定律——就像所有事物一样。然而，只有当分解到原子、亚原子和分子尺度时，这才变得重要。量子力学试图利用原子层面的物理原理在宏观世界——也就是我们的世界——中产生影响。

什么是叠加?

叠加态是一种具有两种不同状态的系统可以同时存在于两种状态中。例如，在物理术语中，一个电子有两种可能的量子态:自旋向上和自旋向下。当一个电子处于叠加态时，它同时向上和向下——它是两者的复杂组合。只有当它被测量时，它才会脱离叠加态，并采取一种或另一种位置。如果你以正确的方式构建算法，就有可能有效地利用这种叠加的力量。

什么是量子比特?

量子比特是量子比特，是量子计算机中的基本信息单位。它有某种东西——例如一个粒子或一个电子——具有两种可能的状态，当它处于叠加状态时，量子计算机和专门构建的算法利用了这两种状态的力量。

为什么在量子计算机中存储信息很棘手?

粒子叠加是量子计算机中存储信息的主要方式。

然而，存储量子态——即粒子的叠加态——是非常困难的。与宇宙的任何互动都会破坏它并导致错误。这就是量子计算机被电磁屏蔽并冷却到几乎绝对零度的原因。

量子技术是基于单一的原理吗?

不，它们是基于不同量子原理的几个工程应用:叠加(量子计算)、纠缠(网络、量子密钥分发)、照明(量子雷达)等等。

它们是否使用经典技术?

有不同的组织在探索不同的方法来做到这一点。IBM的20量子位量子计算机可以通过标准计算机通过经典互联网访问。问题通过硅芯片计算机输入，然后转换并输入到量子计算机。可以这么说，他们是有联系的，但不是在同一个盒子里同居。

摩尔定律在今天仍然适用吗?

是的——而且更加如此!我们正走向它的尽头。这是关于硅芯片上蚀刻的尺寸可以有多小，我们已经降到10纳米，尽管大多数都在13到17纳米之间。在7纳米左右，它变得如此之小，以至于量子物理定律取代了传统计算机所依赖的经典物理定律。

为什么我们需要量子技术?

因为它们可以比传统技术更有效，比如量子传感器、雷达、密钥加密等等。

是什么阻碍了这项技术的发展?

工程方面:它纯粹是关于如何将某物长时间保持在量子状态以供使用的难度。