量子力学，量子通信等等这些前沿的物理名词，我们多多少少都有听说过。

那么，问题来了，什么是量子？它又是怎么被定义的呢？

量子是现代物理的重要概念。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。

在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位。延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。例如，在原子中，电子的能量是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论。

可以简单的理解，量子是表现出物质或物理量特性的最小单元。

在经典物理学中，能量是连续变化的，可以取任意值。但是19世纪后期，科学家们发现很多物理现象无法用经典物理学理论来解释。

1900年左右，M·普朗克试图解决黑体辐射问题，他提出量子假设，并总结出了普朗克辐射定律。普朗克提出：像原子作为一切物质的构成单位一样，“能量子”（量子）是能量的最小单位。物体吸收或发射电磁辐射，只能以能量量子的方式进行。普朗克在1900年12月14日的德国物理学学会会议中第一次发表能量量子化数值、一个分子摩尔（mol）的数值及基本电荷等。标志着量子力学的诞生。

在1905年，爱因斯坦把量子的概念引进光的传播过程中，提出“光量子”（光子）的概念，并且提出光同时具有波动和粒子的性质，即光的“波粒二象性”。

20世纪20年代，法国物理学家德布罗意提出“物质波”概念，即一切物质粒子均具备波粒二象性；德国物理学家海森伯等人建立了量子矩阵力学；奥地利物理学家薛定谔建立了量子波动力学。这些象征着量子理论进入了量子力学阶段。

1928年，英国物理学家狄拉克完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明，对量子力学理论进行了系统的总结，将相对论和量子力学成功结合，揭开了量子场论的序幕。量子理论是现代物理学的两大基石之一，从微观层面理解宏观现象提供了理论基础。

量子假设的提出有力地冲击了经典物理学，促进物理学进入微观层面，奠基了现代物理学。但现在，对于量子力学中的一些假设仍然没有被充分地证明，仍有许多需要努力研究的地方。

量子物理学是研究微观粒子运动规律的学科，是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论。

在经典力学看来，能量不连续概念是绝对不被允许的。但是在诠释这个公式时，通过将物体中的原子看作微小的量子谐振子，不得不假设这些量子谐振子的总能量不是连续的，即总能量只能是离散的数值（经典物理学的观点恰好相反）。普朗克进一步假设单独量子谐振子吸收和放射的辐射能是量子化的，这一观点冲击了经典物理学。

首先注意到量子假设的是爱因斯坦。他用量子假设去说明光电效应中碰到的疑难，并且提出了光量子概念，认为辐射场就是由光量子组成。在采用光量子概念后，光电效应中的疑难迎刃而解。

至此普朗克提出的能量不连续的概念，逐渐引起了物理学家们的关注。物理学家普朗克掀起了20世纪初量子物理学的帷幕。

量子力学是在克服早期量子论的困难和局限性中建立起来的。

量子力学是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论，是近代物理学的基础理论之一。20世纪前的经典物理学只适用于描述宏观条件下物质的运动。对于微观世界和在一定条件下的一些宏观现象则只有在量子力学的基础上才能被说明。另一方面，物质的属性及其微观结构也只有在量子力学的基础上才能得到解释。

量子通信的基本思想在20世纪80年代和90年代相继提出。

其主要包括量子密钥分发和量子态隐形传输。

量子密钥分发可以建立安全的通信密码, 通过一次一密的加密方式可以实现点对点方式的安全经典通信。这是经典通信迄今为止做不到的，辅以光开关等技术,还可以实现量子密钥分发网络。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1009/1204.html

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