量子计算百年风云史 “量子比特”何时统治世界？

物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）这样评价麦克斯韦的成就："麦克斯韦理论的最大重要性并不只是直接把解释和统一电磁现象，而在于提供了20世纪所有伟大物理发现的原型，这些伟大发现是爱因斯坦的相对论，是量子力学。"

　　1879年，麦克斯韦逝世，60年之后，那群意识到他的物理思想中的天才光辉的天才物理学家们——他们是薛定谔（Erwin Schr？dinger），是海森堡（Werner Karl Heisenberg），是狄拉克（Paul Dirac）——就如创世神一般开辟出了量子力学的新世纪。

　　自新世界

　　我可以断言没人懂量子力学。

　　——理查德·费曼（Richard Feynman）

　　普朗克提出"能量子" （Energieelement） 的概念，其后又将a此 表述修正为"量子"。

　　1874年，普朗克（Max Planck）向自己的导师求教研究方向，后者告诉他，物理学领域已经没有可发现的了，剩下的不过就是补窟窿而已。显然，包括这位导师在内的大多数人都已经满足于此时此刻的物理学规则阐释下的世界，他们并没有意识到，一场天翻地覆的新变革将在随后的世纪里如暴风骤雨一般袭来。

　　此时的历史社会发展使得钢铁、化工工业获得了突飞猛进的大发展，与此同时，城市照明等基础设施工程也热火朝天，而这些都对辐射强度和热度之间的关系提出了进一步的要求，于是，科学家们对热辐射的研究日趋深入，来自德国帝国技术物理研究所（Physikalisch-Technischen Reichsanstalt）的物理学家威廉·维恩（Wilhelm Wien）在1896年提出了维恩公式。

　　最初，普朗克仅仅是认为维恩的推导过程不够严密而试图通过更细致严谨的方式予以修正，然而，到了1899年，一系列进一步的实验得出的结果显示，这个公式只有在波长较短温度较低时才符合实验结果，同样是在这一年，约翰·斯特拉特（John William Strutt）提出了他的在高温公式——1905年，物理学家金斯（James Hopwood Jeans）修正了公式的一个错误，这就是日后的瑞利-金斯公式。

　　然而这个公式虽然在低频上与实验结果相符，但是随着辐射的能量随着频率的增加而无限增大，这就是标志着经典物理学陷入困境的保罗·埃伦费斯特（Paul Ehrenfest）所谓的"紫外灾变"（ultraviolet catastrophe）。

　　进入20世纪的第一年，英国物理学家威廉·汤姆逊（William Thomson）在《笼罩热与光的动态理论的十九世纪乌云》（Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light）的演讲里的开场白是这样的："将热与光认定是一种运动方式的动态理论的美好与清晰，如今却笼罩在两朵乌云之中。"

　　在时年76岁的这位开尔文勋爵看来，一朵乌云是阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Abraham Michelson）和爱德华·莫雷（Edward Morley）为了验证以太存在与否而进行的实验的失败，而另一朵即是"紫外灾变"。

　　然而，新世纪的这代人自然不甘于在巨人肩膀上的前辈们的阴影中画地为牢，于是，一场新的革命风潮逐渐席卷物理学界，而且它来得异常迅疾。

　　这一年的10月，在不到12天的时间里，普朗克就和海因里希·鲁本斯（Heinrich Rubens）共同合作提出了新的辐射公式，所有的实验结果都证明了这个公式的正确，但是，他对此并不满足。是年12月14日，在反复思考过程中终于放弃了热力学第二定律的普朗克在德国物理学会上宣读了他的论文《关于正常光谱的能量分布定律的理论》（Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspectrum）。

　　在里面，普朗克提出了"能量子"（Energieelement）的概念，其后又将此表述修正为"量子"（Elementarquantum），在里面，普朗克提出了后来被普朗克常数的作用量子 h：

　　我们采取这种看法，认为 E 是由数目有限的相等部分组成的，因此我们应用了自然常量 ：

　　在这个新世纪元年的最后时间里，量子力学如惊雷一般倏忽现世，在看上去巍巍然的物理殿堂的角落暗暗埋下在日后一个世纪里将逐渐倾覆经典物理世界体系的引信。

　　这一年，21岁的爱因斯坦（Albert Einstein）刚刚在苏黎世联邦理工学院获得了教师文凭，这时距离他写出重写物理历史的论文还有5年的时间。

随着1905年讨论光量子、确定原子存在、提出狭义相对论的4篇论文的发布，小小的专利局文员爱因斯坦一举成为整个物理学界的焦点，次年，他将普朗克的量子假说应用于固体比热研究，到了1910年2月，沃尔瑟·能斯特（Walther Hermann Nernst）发布了自己的实验结果，证明了爱因斯坦