19世纪初，普朗克提出能量子概念，20年代海森堡矩阵力学和薛定谔波动力学相继建立，量子力学就此诞生，与几乎同时期诞生的相对论并称为现代物理学两大基石。很多人以为量子论只是一种形而上的哲学讨论，但事实上在我们的现实生活中，量子力学及其后续发展的应用极其广泛，可以毫不夸张的讲：没有量子论就没有我们现在的生活。

下面就量子论对现代科技生活的促进做出盘点：

索尔维会议

一、物理领域

量子力学描述了单个粒子如何运动，在需要描述多粒子之间的相互作用时，科学家使用场的概念来描述这种相互作用，把麦克斯韦的电磁场进行量子化后建立起了量子电动力学（QED），它概括了原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理各个领域中的电磁相互作用的基本原理。杨-米尔斯规范场论建立后，量子色动力学描述了强相互作用力，弱电统一理论描述了弱相互作用，希格斯场赋予规范玻色子质量，粒子物理学使用标准模型来描述基本粒子，以上统称量子场论，量子力学可看做量子场论在低速下的一个很好近似。

狄拉克-量子电动力学鼻祖

1.1核物理学描述了原子内部的构造，与狭义相对论一起为人类找到了一种 “取之不尽,用之不竭”的能源---原子能。.

反应堆

1.2固体物理中的能带理论（用量子论的方法研究固体内部电子运动的理论），描述了导体与绝缘体、半导体

集成电路

1.3量子光学将激光描述为原子内电子不同能级的受激跃迁放大，激光在现代应用极广，包括光谱学、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器等等。

激光器

1.4基于量子力学的凝聚态物理是现在最为热门的前沿学科，其中超导现象超流现象前景广阔。目前的应用还有，医学诊断中核磁共振成像技术、扫描隧道显微镜、超导量子计算机等。

超导现象

1.5 常见的量子论物理领域应用还有原子钟、电子显微镜、纳米材料、粒子加速器、放疗、闪存等等。

粒子加速器

二、化学领域

量子论对于化学的发展提供了全新的研究视角，为化学家提供了认识物质化学结构的新理论工具。1927年物理学家瓦尔特·海特勒和弗里茨·伦敦将量子力学处理原子结构的方法应用于氢气分子，成功地定量阐释了两个中性原子形成化学键的过程，他们的成功标志着量子力学与化学的交叉学科---量子化学的诞生，

化学键理论

三、 分子生物学领域

分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系，DNA双螺旋结构的发现标志着分子生物学的诞生（DNA结构发现本身也基于量子论弱力和晶体衍射的研究）。近年来，使用精确的量子化学计算方法与分子生物学结合，逐渐形成新的交叉学科量子生物学。其主要通过计算量子效应来模拟生物相互作用，进行光合作用、嗅觉、视觉、酶活性、磁感应以及DNA突变等生物方面的研究。

光合作用

四、量子计算领域

在一些特定算法（例如用于大质数分解的Shor算法、Grover搜索算法、量子退火算法等）下，量子计算机的速度会比经典架构的计算机快成千上万倍。经典计算机使用0和1作为比特，而量子计算机则使用量子比特作为基本单位，量子比特由不同的量子态叠加形成。

量子计算机仍处于实验室研究阶段，主要技术难点在于退相干，距离50个逻辑量子比特的“量子制霸”可能仍有距离。2018年潘建伟团队宣布实现18个光量子比特纠缠，Google公布72个量子比特的超导原型机（但没有公开实验数据,可能有较多量子比特用于纠错）。（最新消息为2019年4月17日潘建伟团队首次制备并验证了12个超导比特的真纠缠，保真度达到70%，打破了之前创造的10个超导量子比特纠缠的记录。）目前看GOOGLE最有可能率先实现“量子制霸”。不过需要注意的是，即使量子计算机研制成功也无法替代现有经典计算机。

GOOGLE D-Wave量子计算机

五、量子通信领域

上一条的量子计算机如果研制成功，可以快速破解现有的以大质数分解为基础的密码体系，由此迫切需要新的加密技术。有两个具体方向，其中量子秘钥分发技术基于量子不可复制原理，可以从理论上防止破解，量子密钥分发技术已有实际应用，2018年1月，在中国和奥地利之间使用墨子号首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信；而利用量子纠缠的量子态传输技术仍处于研究阶段，这里需要注意的是这种量子态传输仍然需要传统信道所以信息无法“瞬达”，其研究目的仍然是通信加密。

墨子号

六、宇宙学领域

量子理论还可以用来解释恒星的演化现象。在恒星的生命终点，当所有核燃料都已用尽，恒星会开始引力坍缩的过程，最终可能变为白矮星、中子星或黑洞。坍缩时，假若泡利不相容原理下的电子简并压力能够克服引力，就会形成白矮星，否则会继续坍缩，由于中子也遵守泡利不相容原理，这时假若中子简并压力能够克服引力，则会形成中子星，否则就会坍缩成黑洞。后来霍金根据海森堡不确定性原理推导出真空中不断有正反粒子对产生与湮灭，假如正好一个产生于黑洞视界外面，一个产生于黑洞视界里面，则会产生“霍金蒸发”现象，也就是黑洞也会慢慢蒸发消亡。1980年，阿伦·古斯创立了宇宙的“暴涨理论”。该理论认为我们的宇宙起源于一片虚无，在不确定原理的量子效应下一小块时空突然从根本没有时空中产生出来，然后因为各种力的作用，它突然指数级地膨胀起来，在瞬间扩大到整个宇宙的尺度。

霍金辐射

物理学理论研究进展：

目前已知的四种基本作用力为电磁力、弱相互作用力、强相互作用力、引力。其中上世纪60年代末建立的电弱统一理论成功将电磁力和弱力统一在了一起。上世纪70年代建立起的超对称大统一理论可以将强力、电磁力和弱力统一在一起，但其预言的磁单极子和质子衰变至今仍没有得到实验证剧。始于上世纪80年代的超弦理论能够统一量子场论和广义相对论，从而统一这四种基本作用力，但是由于无法进行实验验证（需要能量太高），该理论研究更倾向于数学，也许我们永远无法得到宇宙的终极奥秘。就如同量子论存在的各种解释一样，由于我们身处红尘，无法跳出去观察整个宇宙，对于我们来说也许不可知才是唯一的真相。

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