100年的量子物理学：从1920年代的理论到2020年令人费解的计算机

早在 1920 年代，作为从原子行为到量子计算机如何工作的一切理论基础的量子力学，正朝着获得主流接受的方向发展但仍然存在一个难题:有时，电子，原子和分子等量子对象的行为类似于粒子，而其他量子对象的行为则类似于波有时它们甚至同时表现得像粒子和波因此，在研究这些量子物体时，科学家们需要使用哪种方法进行计算从来都不是很清楚

有时，科学家需要假设量子物体是波才能得到正确的结果其他时候，他们需要假设这些物体实际上是粒子有时这两种方法都行得通但有时只有一种方法会导致正确的结果，而另一种方法则返回虚假结果这个问题的历史可以追溯到很久以前，但最近的实验对这个老问题有了一些新的认识

量子历史

在 1801 年由 Thomas Young 首次进行的同名双缝实验中，光表现得像波在这个实验中，一个人将激光束对准双缝，然后观察由此产生的图案如果光是由粒子构成的，人们会期望有两个光块，呈狭缝的形状相反，结果是许多小光块，按特征顺序排列在水流中放置一个双缝会导致相同的图案稍微向下一点因此，这个实验得出了光是波的结论

然后，在 1881 年，Heinrich Hertz有了一个有趣的发现当他拿起两个电极并在它们之间施加足够高的电压时，就会产生火花到现在为止还挺好但是当赫兹在这些电极上照射一盏灯时，火花电压发生了变化解释是光将电子从电极材料中击出但是，奇怪的是，如果光的强度发生变化，被敲出的电子的最大速度并没有改变，而是伴随着光的频率而变化如果波浪理论是正确的，这个结果应该是不可能的1905 年，阿尔伯特·爱因斯坦找到了解决方案:光实际上是一个粒子

这一切都不尽如人意与有时正确的两种理论相比，科学家更喜欢一种总是正确的理论如果一个理论只是有时是正确的，那么我们至少希望能够判断它在哪些条件下是正确的

但这正是这一发现的问题所在物理学家不知道何时将光或任何其他物体视为波或何时视为粒子他们知道有些东西会触发类似波浪的行为，例如狭缝的边缘但他们没有明确解释为什么会这样，或者何时使用哪种理论

这个难题，称为波粒二象性，一直持续到今天但新的研究可能会让事情变得更清楚韩国基础科学研究所的科学家表明，光源的特性会影响它是粒子的程度以及波的程度通过一种探索这个问题的新方法，他们铺平了一条道路，甚至可能导致量子计算的改进或者希望如此