首先来讨论一个比较实际的话题：小明是李华的新同学，有一天两人吵架了，小明用10牛顿的力打了李华一拳，而李华用1牛顿的力打了小明一拳。结果不需要用路径积分都知道是等效的，这两位不打不相识的同学却给了我们一个能够改变传统观念的启发：大量实物粒子是否可以由众多的基本“小单元”构成？
在20世纪初的两朵乌云中，一朵就随着上述启发渐开天日了。它，就是人类涉足微观世界的强大工具—量子理论。量子概念是1900年普朗克首先提出的，到今天已经一百一十多年了。期间，经过波尔、德布罗意、波恩、海森柏、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，初步建立了一套完整的量子力学理论。
本文将就近代量子理论中的三个前沿问题展开浅显的讨论。
一：量子理论下的磁单极问题
磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子，磁单极子的质量重达1016吉电子伏特／库仑2（GeV／C2）。实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。曾经作过广泛的探查 ，而且每当粒子加速器开拓新能区或发现新的物质源（例如从月球上取来岩石）都要重新进行磁单极子的的搜索。1982年采用超导量子干涉器件磁强计探测到一起磁单极子的事例，但还不足以肯定其存在。
在经典电磁理论中，静电场是个有源无旋的场，静磁场是个有旋无源的场。假设存在磁单极，则磁场不再是无源场，它的散度也不再为零。可以证明：对于一个失势A，无论A 如何选择，点源磁单极的失势A 必有奇异弦，这些是从苏汝铿教授的《量子力学》中所了解到的。再就是电荷量子化的问题，利用磁单极子绕奇异弦一周后的相位变化可以推出狄拉克电荷量子化条件：ge=n/2，可以看出，虽然其中不含普朗克常量，但是整数n决定了：如果自然界中存在磁单极，那么电荷必然量子化且有一个最小电荷单位ｅ。=1/2g。
总之，量子理论很好的预言了磁单极子的存在，发现磁单极子也许只是时间和仪器的问题。
二：量子计算机
量子计算机，早先由理查德·费曼提出，一开始是从物理现象的模拟而来的。可他发现当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大，一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。理查德·费曼当时就想到，如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，则运算时间可大幅度减少。量子计算机的概念从此诞生。这种计算机就是像丹.布朗在《数字城堡》中所描述的“万能解密机”，它的主要理论基础是近年来十分热门的量子信息学。量子信息以量子比特为基础，它是两个逻辑态的叠加态，经典比特只是量子比特的一个特例。在量子计算机系统里，信息随时间的变化服从薛定谔方程，信息的传输、提取、计算、处理都服从么正变换。由于量子相干性和纠缠性的存在，量子比特处于纠缠态中，各各子系统可以相互影响，大大提高了运算效率，使量子计算机可以进行指数级的惊人运算!
目前主要有两种适用于量子计算的有效算法，一是1994年舒尔提出一种利用大数因子分解得来的量子并行算法，一是1997年格罗伐提出了一种量子搜寻算法。量子计算机现在还是很“年轻”，只有军方、大型技术性企业和有关政府机密的机构才有能力发展，真正普及的时代还远远没到。
三：量子隐形传态
在电影《变形金刚4》中，各种量子理论的影子着实让理论工作者们亮瞎了眼。电影中的“变形元素”可以通过编程来变成任意形态，而那个人造金刚“惊破天”更是能瞬间分解成无数小分子，然后自由组合成人形态。科幻归科幻，科学之处在于其中所暗示的“量子隐形传态”技术。
量子隐形传态(Teleportation)是量子纠缠的重要应用之一，最早是由Bennet等六位科学家在1993年提出的，即将某处粒子1的未知态〡ф〉传送到另一个地方，使得另一处的粒子3处在态〡ф〉上，而原来的粒子仍然留在原处。其基本过程是：粒子1处在未知量子态〡ф〉1上，信息的发送者(Alice)和接收者(Bob)之间事先共享一个最大纠缠态做为量子通道(2、3粒子的ERP对)。发送者对其拥有的两个粒子(1，2)施加一个联合测量。然后将测量结果通过经典通道传送给接收者，接收者根据这个信息对自己所拥有的粒子作相应的么正变换，这样就可以使接收者的粒子3处于粒子1的初始未知量子态上，而原来的粒子1仍留在Alice处，但其初始量子态已被破坏。量子力学的不确定原理和量子态不可克隆原理，限制我们将原量子态的所有信息精确地全部提取出来，因此必须将原量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分，它们分别由经典通道和量子通道送到乙地，根据这些信息，在乙地构造出原量子态的全貌。各类科幻电影中类似“瞬间转移”、“隔空传物”等看似不可能的事情，依据了不确定性原理和贝尔基后，在这条特殊的“量子通道”里却是十分正常的。
鉴于这一问题的强大军事价值和技术难关，各种新的传递方案正在世界各地酝酿中。量子隐形传态也开辟了一个信息传输的全新领域。
“科学如此迷人”，没错，我们现在的各种努力，都是为了那个若有若无的“终极理论”。不管“终极理论”是否存在，人类追求科学的目的都应是寻求宇宙的一种和谐之美，一种理性之美。
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