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显示光电相关技术文章量子计算的核心量子特性解析
量子力学是上世纪初的科学显学，许多优秀先贤前仆后继地投入这个领域，迄今已有百余年的历史。通常一种基础科学问世之后，过几十年的光景就有可能有机会进入商业应用阶段，那么为什么量子信息科技在如此之久以后才在最近浮上台面、成为议题？
其实量子力学的应用早已深入科技、生活，不仅在对于自然事物的了解上，譬如固态物质中晶格周期性重复排列的行径、铁磁现象—铁磁性质是纯粹的量子现象，没有古典的类比—等，也实实在在的进入产业。光电产业中的雷射、LED、量子点等，全部是对于量子离散能阶理解的运用。在半导体元件物理中，譬如电子透过Nordheim-Fowler tunneling机制穿过氧化物绝缘体到达彼岸就是纯粹的量子穿隧现象，也没有古典比拟。
但是量子态还有另外两个重要性质：叠加(superposition)与纠缠(entanglement)。这在以前鲜少进入产业应用，主要因为这两种性质的应用需要对微观世界的精准控制，但是奈米科技比较成熟不过就这一、二十年的事，这却是量子计算所需使用的核心量子特性。
量子叠加在科普界久负盛名。在古典物理中，一个系统只能处于一种物理状态，就好比传统的存储器位元只能处于0或1状态，但是不能兼得。在量子的世界中，一个系统可以有部分机率为一种状态，另外部分机率在另外的状态，这样的性质就是量子叠加。
在实际测量量子状态之前，我们无从得知系统是处于那种状态；而量子状态在测量之后，就会崩溃(collapse)成单一的古典状态。在上述0与1的例子，如果把1当成是“生”、0当成是“死”，而这如果是一只猫的生命状态，这就是名闻遐迩的“薛丁格的猫”。要注意的是可以叠加的不只是两种量子态；如果系统容许n种量子态，就可以形成n个量子态的叠加，这是量子计算最常用的运算之一。
纠缠是数个量子态之间的奇妙连结，爱因斯坦以“spooky(幽灵般的)”名之。举个例子，如果一对光子在总角动量为0的状况下产生而背对背的以光速离去，其中一个光子的角动量(就是自旋)如果为1，则另一个光子的角动量因为总角动量守恒必为-1。在我们还未量测光子的角动量之前，我们对它的角动量状态是完全无知的。但是当我们测量其中一个光子的角动量，另外一个光子的角动量(它即使远在天边)，总是会恰如其份的瞬间显示已被测到角动量的负值，仿佛两个光子能超越光速、秘密沟通。爱因斯坦在1935年对这纠缠现象提出质疑，叫EPR悖论。这问题花了80年的时间才在前几年被实验严格的证实：纠缠的确是量子现象自然的一环，没有背后隐藏的黑魔术。