【科技改變世界 – 科普論壇】為什麼量子技術如此重要，引中美競爭鋒？（连载一）
图：習近平總書記帶領中共中央政治局集體學習量子科技研究和應用前景。圖中薛其坤院士（右）為大家做講解丨圖片來源：新聞聯播
（连载一）
前面的話：
量子科技的推進與量子科技的科普同樣重要。本文作者從“知其然”的角度對量子概念進行了簡要科普，目的是“我們要時刻警惕量子概念的‘泛化’：不僅那些僅沾了點邊的經典技術跳出來搖身一變成‘量子技術’，一些非專業人士對量子的過度解讀，更讓量子力學概念及其技術應用顯得‘玄幻莫測’。”本報從019053期開始，連載該專業人士的文章，點擊二維碼進入官網瀏覽全文。
來源：《返樸》（微信ID：fanpu2019）
作者：無邪（量子計算從業人員）
這幾天，有兩則消息，促使我想再寫點什麼。一是美國白宮量子協調辦公室，在普遍徵求各界意見建議之後，將其中的焦點主題整理為一份名為《量子前沿》的報告；另一則，則是刷爆朋友圈的總書記組織集中學習量子技術並作出重要指示的消息。兩個消息放到一起，表明中美兩個世界大國，同時將量子技術提升到了前所未有的戰略高度，大有得量子者得未來，得量子者得天下的架勢。
關於量子技術，目前網上已經有很多科普資料，每當出現最新量子技術的進展，也總能抓住公眾眼球，成為爆點。而我頗為擔憂的是，在這個信息流時代，由於更新極快，不管多重要的信息，總會迅速被更新的東西掩埋，俯仰之間，已為陳跡。在這種情況下，大多數人很難認真地去思考本質的東西，去分析其中的脈絡，以至於哪怕看了大量關於量子技術的科普之後，得出的感覺大抵是“量子技術好厲害，量子力學好高深”。既然內心認定了量子之高深玄奧，也就可以心安理得地告訴自己：我不是那塊料，我無論如何也是搞不懂的。
當我看到新聞聯播上，總書記與一眾國家領導認真聽取薛其坤院士的講解，認真記筆記的樣子，我還是頗有些感動的。這些領導人，日理萬機不說，年齡確實都不小了。他們學習新事物的能力已不如年輕人，但他們真的非常認真在學！如果讀者是一位年輕人，（內心）怎麼還好意思說自己學不了量子力學？如果讀者恰巧是一位如總書記般慧齡之人，那麼，請向總書記學習吧！
此時此刻，我深切感受到量子科普的重要性。在國家如此重視量子技術的背景下，如果不提升國民對量子技術的基本認識，則“量子速讀” “量子算命” “量子鞋墊” “量子內衣”之類將層出不窮，甚或愈演愈烈；如果不提升領導幹部對量子技術的基本認識，則水變油之類事件，很可能再次上演。閒話到此為止，下面進入正題。
（一）什麼是量子？
我一向不願意解釋這個問題，因為這本是一本書的內容，卻總被要求用幾句話講明白。此外，如果嚴肅回答這一問題，往往還會引來各路爭議。當談論量子的時候，人們總喜歡往形而上的方向引，把焦點放在“薛定諤貓”、“EPR佯謬”等著名的思想實驗上，最後一直討論到懷疑人生。我覺得大可不必。誠然，量子力學的某些內容的確缺乏具有普遍意義的詮釋，舉個最常被人掛在嘴邊的例子——糾纏就是一個至今仍說不清楚的現象。然而，大量的實驗已經驗證糾纏現象的確存在。不僅存在，糾纏在信息學上的確有超越經典的用處。因此，如果不是專門的學者，我認為大可以僅就“知其然”的角度去瞭解量子力學，別把精力消耗在追究其“所以然”上。
不管量子力學是否完備，經過百餘年之發展，我們至少知道，量子力學在描述微觀問題時，有著令人驚奇的高精確度。那麼我們完全有理由相信，我們的世界，底層是遵守量子規律的。既然如此，讓我們先來瞭解一下量子力學的幾個基本假設：
波函數：一個量子的系統，其行為總可以用一個波函數來完全描述。這個波函數是希爾伯特空間中的一個矢量，因此也被稱為“態矢量”。
演化：波函數的演化遵守薛定諤方程。
塌縮：如果對量子系統做某種物理觀測，系統總是給出這個“可觀測量”的某個本征值，並且在觀測過後系統狀態變成這一本征值對應的本征態——不管系統先前處在什麼狀態。
玻恩解釋：觀測後給出某本征值的概率，正好是塌縮前波函數在塌縮後波函數上的投影的模平方。
後兩個也可以合起來，稱之為“投影法則”。上面的描述中，已經出現不少專用名詞，如希爾伯特空間、本征值、本征態等，這些都是線性代數中的概念，讀者可以暫且略過或自行搜索之。
（未完待續，後面更精彩）