理查德·费曼曾经说过：“如果你认为你了解量子力学，那么你就不了解量子力学。”虽然这也许是真的，但这并不意味着我们不能尝试。毕竟，如果没有我们天生的好奇心，我们会在哪里呢？
为了理解未知的力量，我们将解开量子物理背后的关键概念——确切地说，其中两个。这些都很抽象，真的，但这对我们来说是个好消息，因为你不需要成为一个诺贝尔奖获得者的理论物理学家来理解发生了什么。怎么回事？让我们一起来看看。
奠定基础
我们将从一个简短的思考实验开始。奥地利物理学家Erwin Schrödinger想让你想象一只猫在一个密封的盒子里。到目前为止，还不错。现在想象一个装有致命物质的小瓶放在盒子里。猫怎么了？我们不能确定。因此，在观察到情况之前，即我们打开盒子，猫是死的和活的，或者用更科学的术语来说，它是状态的叠加。这个著名的思想实验被称为薛定谔猫悖论，它完美地解释了量子力学的两个主要现象之一。
叠加意味着，就像我们心爱的猫一样，一个粒子存在于所有可能的状态，直到被测量的那一刻。“观察”粒子会立即破坏它的量子性质，而且，它再一次受到经典力学规则的支配。
爱因斯坦的想法，现在更别说了。被人类自己描述为“远处的幽灵行动”，纠缠是一对粒子之间的连接——一种物理相互作用，导致它们共享状态（或者说，如果我们通过叠加的方式来实现的话）的共享状态。
纠缠意味着一个纠缠粒子的状态改变会触发另一个粒子的即时、可预测的响应。当观察到纠缠粒子时，它们的测量值会相互抵消。
“如果我不能运用这些知识又有什么意义呢？“，你可能会问。不管你的问题是什么，量子计算机都有答案。在数字计算机中，系统需要位来增加其处理能力。因此，为了使处理能力加倍，你只需将比特数加倍。
量子计算机使用量子比特，量子信息的基本单位，提供即使是世界上最强大的超级计算机也无法比拟的处理能力。怎样？叠加的量子位可以同时处理许多潜在的结果（或状态，与我们之前的部分更加一致）。相比之下，数字计算机一次只能完成一次计算。此外，通过纠缠，我们能够指数级地放大量子计算机的功率，特别是当与数字机器中传统比特的效率进行比较时。为了可视化这个规模，考虑一下每个量子位所提供的处理能力，现在是它的两倍。
没有什么是完美的
科学家们称之为“温度的微小变化，最终也会消失”的。虽然你不能实时观察到这一点，但你将经历一个计算错误。量子特性的衰退被称为退相干，它是依赖量子力学的技术的最大挫折之一。
在理想情况下，量子处理器与周围环境完全隔离。为此，科学家们使用专门的冰箱，即低温冰箱。这些低温冰箱比星际空间更冷，它们使我们的量子处理器能够在几乎没有电阻的情况下导电。这被称为超导状态，它使量子计算机效率极高。因此，我们的量子处理器只需要数字处理器所需能量的一小部分，在这个过程中产生指数级的更大的能量和更少的热量。在理想的情况下是这样。
充满可能性的（新）世界
粒子物理和量子计算都有巨大的应用前景。
然而，最诱人的前景之一也许是量子人工智能。在当今市场上，计算量子系统的连续概率的能力是无与伦比的。估计的影响是不可估量的，跨越了各个领域和行业——从汽车领域的人工智能到医学研究。美国航空航天巨头洛克希德·马丁公司很快意识到了这一点，并且已经在量子计算机方面取得了领先，并将其用于自动驾驶仪软件测试。
量子力学的原理也被用来解决网络安全问题。RSA（Rivest-Shamir-Adleman）密码学是世界上最流行的数据加密方法之一，它依赖于分解（非常）大的素数的问题。虽然这可能适用于在解决多因素问题方面并不特别有效的传统计算机，但量子计算机将很容易破解这些加密技术，这是因为它们能够同时计算大量结果的独特能力。
理论上，量子密钥分配通过基于叠加的加密系统来处理这一问题。想象一下你正试图把敏感信息转达给一个朋友。为此，您可以使用量子位创建加密密钥，然后通过光缆将其发送给接收者。如果编码的量子位被第三方观察到，您和您的朋友都会收到操作中意外错误的通知。然而，为了最大限度地发挥QKD的优势，加密密钥必须始终保持其量子特性。说起来容易做起来难。
值得深思的东西
不止于此。全世界最聪明的人都在不断尝试利用纠缠作为量子通信的一种方式。到目前为止，中国研究人员已经成功地通过他们的“米修斯”卫星发射出了745英里的记录。这是个好消息。坏消息是，在每秒发射的600万个纠缠光子中，只有一对幸存下来（谢谢，退相干）。尽管如此，这是一个令人难以置信的壮举，这项实验概述了我们将来可能用来保护量子网络的基础设施。
在量子竞赛中，荷兰杜代尔夫特的研究中心QuTech最近也取得了突破性进展，他们的量子系统工作温度比绝对零度（273摄氏度）高出一摄氏度。
虽然这些成就对你我来说似乎微不足道，但事实是，经过一次又一次的尝试，这种开创性的研究正在使我们向未来的科技迈进一步。然而，有一件事没有改变，那就是一个显而易见的现实：那些成功利用量子力学的力量的人将在世界其他地方占据主导地位。你觉得他们会怎么用？
