致读者

量子理论是研究微观世界规律的一门科学理论。那么，微观世界究竟有多么微小呢？它指的是一厘米的一千万分之一大小的世界。我们日常生活着的世界是一个看得见的、感受得到的、按部就班的宏观世界。倘若我们能缩小十个数量级，便打开了通向微观世界的大门，进入神奇的量子世界。那是一个错综复杂、乱花迷眼、迷雾重重的世界，它和宏观世界的规律完全不同，具有超出我们常识的极其奇妙的特性。

掐指算来，量子概念的诞生已经超过一个世纪，但其含义非常深奥，和人们的日常生活格格不入，甚至违背我们的生活常理，她就像一个神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她的内心世界。然而，量子理论却能解释量子世界一切不可思议的现象，正是在它的指引下，今日的科技才如此朝气蓬勃，并给人类社会带来了伟大的技术革命。从半导体到核能，从计算机到激光，从集成电路到生物技术，无不留下量子的足迹。可以说，量子理论把它的光辉播撒到人类社会的每一个角落，成为有史以来在实用中最成功的科学理论。

21世纪信息科学将从“经典”时代跨越到“量子”时代，其发展将对国民经济、社会发展、国防安全等产生直接而重大的影响。量子技术已成为世界各国抢占的战略制高点，我国量子科学领军人物潘建伟院士认为，量子技术可能像20世纪“曼哈顿计划”造出原子弹那样改变世界格局。中国量子科学实验卫星“墨子号”于2016年8月发射升空，并圆满实现了各项科学实验目标，标志着我国量子科技水平雄居世界前列，这对攀登世界科技创新之巅具有重大意义。

由于量子理论内容艰涩，人们几乎都是只闻其名，不知其详。如果你觉得量子理论难以理解的话，这是很自然的，因为你生活在经典世界中，你所看到的都是宏观物体和它们的连续运动，从一开始你所受的物理教育也都是牛顿的经典理论。然而，这一切对于量子世界中的微观粒子及其运动都已不再适用。为了让读者顺利步入一个完全陌生的量子世界，«量子概论»这本科普小册子，试图将深奥的知识通俗化、条理化，深入浅出地描绘量子的诸多不可思议的表现及其最新应用，以便更多人轻松快速阅读，把握量子理论的要旨，从而激发公众对于量子科技的浓厚兴趣和广泛关注。当然，对于专业读者，还是希望大家满怀勇气与敬意去研读经典著作，领略其原汁原味的内涵与韵味。

本书以量子理论的发现、发展为主线，循序渐进地讲述了人类探索量子世界的全过程。内容涵盖了波粒二象性、量子化原子模型、物质波、波动力学、矩阵力学、测不准原理、量子叠加、量子纠缠、量子信息、量子计算和量子通信等。通过这样一次量子世界之旅，量子运动将真实地呈现在读者面前，它是非连续的、不确定的，完全不同于我们所熟悉的宏观连续运动。原来，我们眼中的世界并不是世界的全部。既然我们有幸来到这个世界，就应该尽量了解这个世界的全部，欣赏这个世界的奇妙。我们的目标正是让更多的人了解量子、理解量子、应用量子，用这个时代最流行的一个词来表述的话，就是让量子酷起来！

作者在撰写本书的过程中，参考、引用、融合了国外相关的文献著作及研究成果，在此对书中涉及的专家、学者表示衷心的感谢。同时，作者还要感谢本书的责任编辑，是她做出的贡献，才让本书得以顺利出版。

客观地说，受限于作者的能力与水平，书中的缺点和不妥之处肯定不少，真诚地期望读者批评指正。

吴今培

2019年3月