为什么联合国宣布2025年为“国际量子科学与技术年 ”

    量子技术的演变远未结束。

HARD SCIENCE — JUNE 25, 2024

Don Lincoln

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关键要点

    该宣言庆祝在开发我们的现代技术社会中量子理论的作用。

    1925年左右，在欧文·薛定谔（Erwin Schrödinger）制定了他现在著名的方程后量子理论开始来澄清。 

   . 今天的技术进步，从半导体到LED都得益于我们的原子世界的深入理解。

    当你听到量子力学这个词时，你无疑想到一些诡异的和反直觉的东西——比如电子既是粒子又是波或者猫同时是死的又是活的一样的事情。然而，尽管几乎令人难以置信的亚原子的诡异性，但如果量子力学不是真的我们的现代社会就不会是可能的。

    认识到该理论被开发以来一个世纪，联合国已经宣布2025年为国际量子科学与技术年，这是一个既为了庆祝过去的成功又规划一个其中未来全球人民能从这些关键技术受益的年。

开发一种改变世界的理论

    在1800年代后期，物理学家对规制自然的规则有过一个很好的把握。他们已经计算出了运动定律、电磁定律和热定律。这种物理学的掌握设定了我们称之为工业革命的文化变革。 然而，一些微不足道的秘密仍然存在。例如，从一个辉光的钢铁铸造厂发射的光的颜色并不像预期的那么紫色。

    从这个和其他观察中，物理学家意识到原子世界比我们用我们的感官体验到的世界非常不同的行为。1900年，第一个朝向理解这种不熟悉的世界的婴儿第一步被当时德国物理学家马克斯·普朗克（Max Planck）假设了被光和其他电磁波携带的能量相关到波的频率担负。

1927年索尔维会议的与会者包括阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔、玛丽·居里、欧文·薛定谔和维尔纳·海森堡。他们聚集在布鲁塞尔，讨论当时新制定的量子理论。 (Credit: Benjamin Couprle / Wikimedia Commons)

    在接下来的几十年里导致了许多慢慢暴露一个被一个看似矛盾行为的混乱的混合物的原子世界管制的世界的发现和改进。电子和光有时就像一个小棒球一样行为，有时又像一个挤满孩子的游泳池的起伏表面一样。那是一个令人困惑的时期。

    1925年，奥地利物理学家和考究的人欧文·薛定谔（Erwin Schrödinger）写下了现在叫薛定谔方程的。这个方程式成功地描述被原子发射的光的谱，标志着原子从一个化学好奇心转变为一个它的秘密属性能被为人类更好利用的物体。

技术中的一个量子跃迁

    在过去的一个世纪里，我们的量子领域的理解已经呈指数级增长，原子物理学迎来了电子时代。晶体管和其他半导体技术使我们的现代世界成为可能。我们的原子的司令导致了为我们的笔记本电脑和智能手机屏幕供电的 LED。甚至我们用来困扰我们的猫的不起眼的激光点是一种量子驱动技术的手持形式，能使全球电信成为可能。

    量子技术的演变还远未结束。研究人员继续开发有创造室温超导体潜力的新材料，这将彻底改变我们怎样在全球范围内传输电力。太阳能电池设计中的改进将帮助我们有效的从太阳提取能量，并允许我们来应对我们的以化石燃料为基础的经济中固有的危险。

    量子力学的理解也导致一个计算机行业的转型。量子计算机不依赖于传统计算机的二进制“开或关”， 能在几分之一秒内解决现代计算机要用数年才能破解的复杂问题。例如，保护信用卡交易和民族国家之间私人通信的加密算法很容易被量子计算机破解。

联合国国际量子科学和技术年宣言图。 (Credit: United Nations)

    联合国宣布的“国际量子科学和技术年”既是对量子理论在现代技术社会发展中的角色的致敬也是对未来创新的展望。它还将激励世界各地的国家物理学组织来开发教育和推广计划来向公民传授这种变革性物理学对人类的影响。

    在接下来的一年里，读者能期待了解更多关于量子力学如何并将继续影响社会。

https://bigthink.com/hard-science/international-year-of-quantum-science-and-technology/