“量子”概念和应用的重要性，发展、缺陷和纠错

1.普朗克第1个提出能量“量子”化的概念

“量子”概念是普朗克第1个提出的，认为：粒子的能量是不连续的，是一个“量子能量”， hv，的整数倍。

采用这种“量子”化的能量，在低温条件下，黑体壳壁不发出的热辐射光子，因而，按hv/kT,普朗克公式成为维恩公式；在高温条件下，黑体壳壁发出的热辐射光子，因而，普朗克公式成为瑞利-金斯公式，而在短波范围，不出现瑞利-金斯公式能量密度迅速地单调上升，同实验结果尖锐矛盾的所谓"紫外灾难"。

就能全面正确地反映，维恩公式所反映的黑体壳壁大量原子、分子，的统计平均动能，和瑞利-金斯公式所反映的黑体壳壁发出的大量热辐射光子的统计平均动能。

2.光和原子、电子，一样也具有粒子性

爱因斯坦假设:光就是以光速C运动着的光量子，每个光量子的能量同普朗克的能量子一样，也是E=hν，每个光子的动量为p=E/c=h/λ，运动质量为m=E/c^2。

并提出：光电效应的爱因斯坦光量子方程：E=hv-W，其中，v是打到金属

上光的频率, hv 是这束光的能量, W是金属中电子飞出金属表面所需能量(即逸出功)，多余的能量就是光电子飞出的动能，E。

光电效应的科学解释，也充分表明：光是能量为hv，速度的3维空间分量=真空中光速，c，的粒子。

还有康普顿效应表明：光子与电子碰撞也满足能量动量守恒，也只有光量子

的粒子性，才能科学地解释。

3.国际流行的“波、粒2象性”错误

所谓“量子”概念的产生只是表明：一切物体、热辐射、光，都有粒子特性。

  光的干涉、绕射，就都是“波”的特性，而且，电子、中子，等，也可有干涉、绕射，特别是，德布罗意波能表达、反映，“无论是静止质量不为0，速度的3维空间分量小于真空中光速，c，的各基本粒子，或静止质量=0，速度的3维空间分量，=c的光子、=a的声子，的大量粒子的动能”，因而使得国际流行错误观点认为：一切个别粒子是具有所谓“波、粒2象性”，并以此作为“量子”的基本特性。

实际上，任何个别的粒子都没有波的特性，任何波都不能形成稳定的粒子。只是大量粒子的集体表现（例如：静止质量不=0粒子中的，电中性粒子的

震荡波，带电粒子的电磁波）或时空统计结果（例如：静止质量不=0的各种粒子，和静止质量=0的光子、声子，时空统计的几率分布）才是“波”。

   而且，微弱光束的干涉、衍射的条纹、图形都是由各光子几率位置的各个点逐次形成的，也具体说明，干涉、衍射也是大量粒子造成的。

因此，通常认为：个别粒子有所谓“波、粒2象性”是所谓“量子”，就是错误的概念。

但是，如果把：“大量粒子的集体表现或时空统计结果的“个体代表”称为“量子”，就可以是，也才可以是，正确的。

必须明确地区分清楚这一个错误和一个正确的2种根本不同的“量子”概念。

4.量子力学、量子场论

量子力学、量子场论，都是由所谓“波、粒2象性”观点，采用所谓“波函数”作为粒子的“运动态”，实际上，是以“波函数”作为大量粒子的“几率分布”进行统计的力学、场论。

但是，通常的统计都是3维空间“相宇”的，其最可几分布函数，都是不显含时的，不能证明它们得到的结果是“波函数”，而误认为，作为粒子“运动态”的“波函数”计算得到的结果是，个别粒子的行为，而产生相应的诸多国际流行的错误观念。

创建各类时空多线矢组成的“相宇”的统计，各相应的最可几分布函数，才都是“显含时”的，也就是各相应的“波函数”，就具体证明了量子力学、量子场论，都是大量粒子的统计几率结果。因而，能据以纠正那些国际流行的错误观念，例如：

由大量粒子位置和动量矢量相应各分量模长的均方差不能同时为零，就只是大量粒子时空统计的几率效应，不能看作是单个粒子的所谓“测不准关系”；

大量粒子能够有一定的几率穿过某种通常不可逾越势垒，就只是大量粒子时空统计的几率效应，不能认为是所谓“量子隧道效应”；

大量粒子在通常会有在真空的位置出现，就只是大量粒子时空统计的几率分布，不能认为是所谓“量子真空能量涨落”；

不同的多种大量粒子的最可几分布必然彼此关联、相互影响，而表现出的所谓“量子纠缠”等等现象，就不能误认为实际的个别粒子有所谓“量子粒子纠缠”，能超高速运动，更不能认为各类个别粒子有所谓“心灵感应”，不存在所谓“量子隐型传送”，也不是个别的各种粒子能用作所谓“卫星量子密钥保密通讯”。

采用多次分解得到的是多束偏振光，实际上，是造成多类大量相应频率光子统计的各最可几分布函数，即：相应的各波函数，因而，有“量子纠缠”，能“卫星量子密钥保密通讯”，而并无所谓“心灵感应”的“量子粒子纠缠”，也不能绝对保密。

由此而产生诸如：“颠覆认知哲学”，“不确定的世界”，“粒子相互感应”等，否定“因果论”、“决定论”，甚至散布“唯心论”等，一系列错误哲学观点就都不攻自破。

创建各类时空多线矢组成的“相宇”的统计，就可以用各相应的最可几分布函数作为各相应的波函数，建立各相应的量子力学、量子场论，还将各多线矢的，标量相宇扩展到矢量相宇，而极大地扩展了统计的作用与使用范围，创建各相应的量子力学、量子场论。

5．中国成功研发全球首台超越早期经典计算机的光量子计算机。

中国科学技术大学的潘建伟领导的一个小组，创造了：

向被固定在金刚石的“氮空位中心”的微小空间内的粒子发射激光和微波束，建立的新型量子计算装置，把数字35分解成因数5和7的计算，其运算速度，在2微秒的时间内便得出了解答。

国际流行的错误观念认为：直接传送光子的“通讯”和建立“密钥”就是：利用所谓“量子粒子纠缠”的所谓“量子通讯”和“量子密钥”。

其实，多类任何个别的粒子是不可能有所谓“量子粒子纠缠”的，也根本不可能进行所谓“量子粒子纠缠”的所谓“量子通讯”、“量子密钥”和“量子计算机”。

只有多类大量同种粒子统计，各自的最可几分布函数，以及相应统计得到的各多类大量同种粒子的统计特性，才有必然彼此关联、相互影响的“量子纠缠”才能用以“量子通讯”、“量子密钥”和“量子计算机”。

5,1．“量子计算”的基本原理

(5,1,1) 所谓“波函数”可建立更多数字进位的编码，急剧提高计算速度

由大量同种粒子时空“相宇”统计得到的“显含时的最可几分布函数”，即：所谓“波函数”。

波函数是具有e^(a+ibx)形式的函数，按欧拉公式：e^(a+ibx)=A(cos(bx)+isin(bx))，

A=e^a就是该波函数的振幅。

cos(bx) 与sin(bx) 是分别在实轴和虚轴上，每隔180度角就有一次从峰值到谷值，再到峰值，的变化。

只要使得bx=180度角/ n*，在该“波函数”的复平面上，就会有n*个峰值和谷值，n*就是该波函数出现峰值和谷值的频率。

这样，就可以将该波函数表达为“2^n*进位”的编码。

   当使得n*很大，就能急剧提高计算速度。

(5,1,2) 所谓“量子纠缠”能更急剧地提高计算速度

所谓“量子纠缠”，即：多（n）类大量同种粒子时空“相宇”统计得到的“显含时的最可几分布函数”，所谓“波函数”，有彼此相互关联，同时运转的特性。

因而，就能利用这个所谓“量子纠缠”，用各波函数的“2^n*进位制”，若各波函数峰值和谷值出现的频率都是n*，就能以每次(2^n*)^n的运算量表达、处理各种数字，运算的符号、程序；若各波函数峰值和谷值出现的频率分别是n*就，就能以每次2^(n*j,j=1到n求和)的运算量表达、处理各种数字，运算的符号、程序，而进行计算。

利用“波函数”建立更多位（n*）数字进位的编码，和多类（n）“波函数”的彼此相互关联，同时运转，就能以每次(2^n*)^n或2^(n*j,j=1到n求和)的运算量，急剧地提高计算速度，就是所谓“量子计算机”的基本原理。

计算速度，随n*和n的增大，而急剧地增快，就使得，许多原本不能完成的任务，能够实现。

5,2．“量子计算机”的建立

   采用某种持续稳定的激励方式，使某种材料持续稳定地发射某种粒子，这种大量同种粒子时空统计的“波函数”，就可建立起相应的“多位（n*）数字进位的编码”，使某种材料持续稳定地发射多类（n）种粒子，就能建立每次(2^n*)^n或2^(n*j,j=1到n求和)的运算量的“量子计算机”。

今年3月份发表在美国《物理学评论通讯》周刊上，由中国科技大学物理学家杜江峰领导的，研究人员向被固定在金刚石的“氮空位中心”的微小空间内的粒子发射激光和微波束，并采用多个偏振器形成多束彼此“量子纠缠”的激光和微波束，建立的新型量子计算装置，把数字35分解成因数5和7的计算，其运算速度，在2微秒的时间内便得出了解答，的研究结果。

该文没有报道n*和n各是多少，但从其计算结果，可以估计：其n*必然显著地大于2，而n可能是小于初始“电子计算机”的。

   当然，如果，提高n*和n，就都能显著提高相应的计算速度。

   该文是采用持续稳定的激光和微波束从金刚石的“氮空位中心”的微小空间内，持续稳定地激发出的是各大量同种的光子、采用多个偏振器，形成多束光束。

当然，也可以采用持续稳定的其它激励方式，从其它材料内，持续稳定地激发出各大量同种的其它粒子，和采用其它方式，形成多束光束，建立相应的量子计算装置。

5，3．须注意的问题

   (5,3，1) “量子纠缠”只是各“波函数”有彼此相互关联，同时运转的特性

不能误解为：各个别粒子，无论相距多远，都能“心灵相通”彼此相互关联，同时运转。

发射各个别的粒子，是没有“量子纠缠”的。

   (5,3，2) 激励方式必须持续、稳定

只有持续、稳定的激励方式，才能使相应材料持续、稳定地产生大量同种的粒子，表达为“2^n*进位”的编码，和持续稳定地发射多类（n）种有彼此相互关联，同时运转特性的粒子，才可能建立相应的量子计算装置。

激光和微波束通常也是由电激励产生的。

电激励方式，是在电导体或半导体导带中，使各电子或空穴，在各原子不同能态的跃迁和发射相应的光子，又被相邻原子吸收，使相应的电子或空穴，在相应不同能态持续、稳定地跃迁，才能产生持续、稳定的电激励。

激光和微波的持续、稳定，也必须相应的电激励是持续、稳定的。

   (5,3，3) 振幅的衰减

“波函数”会因各种衰减因素，而降低其振幅，使其可实现的n*减小，降低、限制，相应的计算速度。

为使相应的电激励持续、稳定，在有关情况下，就需要降低相应的电阻，这就是需要采用超导的原因。

6.中国成功发射世界首颗量子通信科学实验卫星，首次实现千公里量子纠缠

中国科学技术大学的潘建伟领导的一个小组，成功接收到：

卫星与地球间，以及北京与维也纳洲际间，发射用偏振器分解得到的，有“量子纠缠”特性的激光束。

实际上，通常的导线、光纤和各种所谓各类不同维数的“量子材料”，无线电，乃至太空间的通讯，都是传送大量光子统计形成的最可几分布函数进行的。

各种电信号和声信号的信息，都可以利用声电、电光，效应，甚至直接分光太阳的各频率光束，进行太空间的通讯，而不必采用激光器和多个偏振器发射的多束偏振光这种繁琐、耗能的方法

物体信息只有通过大量光子或声子时空统计的光或声“量子”进行信息在远

程大气和太空的传送与接收：

通常的无线电通讯是：电信号转换为光信号，以光速直接由大气传送到接收站。

但是，环球南北、东西的传送，就只能经过大气层和地面的多次反射进行。也会有相应的光速的延缓和能耗。

    通过卫星的太空通讯是：利用光子能在太空运行的特性，环绕地球定点设置3个以上的卫星，就可以相互利用这些卫星的转发在地面上任意2点，利用光电转换，由大量光子时空统计形成的“光量子”，进行信号传送、通讯。

    声子不能在太空运行，由大量声子时空统计形成的“声量子”信号，就只能经由转换为电信号，再转换为光信号，传送与接收。

声子虽然可以在大气中运行，但声速与光速相比小得太多，对于传送较远的声信号也只能转换为电信号再再转换为光信号传送与接收。

表明，在远程大气和太空传送和接收信号，实际上，都是，也只能是：由大量光子时空统计形成的“光量子”，进行的。

利用激光器和多个偏振器发射的多束偏振光也并非多个单独的光子，而是多束大量同种偏振光子统计的最可几分布函数，才有必然彼此关联、相互影响的“量子纠缠”才能用以“量子通讯”、“量子密钥”和“量子计算机”。

由多类大量同种粒子时空相宇统计的多类“量子”（包括光、声“量子”）

都有量子纠缠特性。

相应的电信号，声“量子”由声电转换成的电信号，就也有相应的量子纠缠

特性，都可以由电光转换成有相应有量子纠特性的光信号。

这些有量子纠特性的光信号当然也可以在远程大气和太空传送和接收。

甚至，还可以采用分光计，提取大量频率的，有量子纠缠特性的“量子”，利用太阳光取之不尽的能源。

而无需那么费劲地专门用激光器传送有量子纠缠特性的多个大量光子形成的

光“量子”，而进行“量子通讯”、“量子密钥”和“量子计算机”。