量子到底是不是物质，怎么看到量子呢？

科学建模很高兴来回答这个问题。量子不是物质，而是物质所处的一种状态，更准确地说，是一旦物质处于某种状态下的时候，就会具有一些特殊的性质，这些性质我们起了个统一的名字叫量子效应，发明了一种叫做量子（Quantum）的数学符号来表示这些性质，研究了一些基于量子Quabit的运算公式，来分析预测物质在量子态下会发生什么样的事情。

01 量子态量子并不是某种特殊的粒子，量子更常用的说法是量子态，或者叫做量子状态，是指某一个微观粒子处于某种状态时，称之为处于一个量子态。

什么量子态，简单的说，当一个微观粒子的某个属性处于一种不确定的状态时，接本上就可以说这个粒子处于一个量子态。

什么事不确定？举个例子，我们想要看看一个电子目前处于那一个轨道上运行，按常理，他应该处于某一个确定的轨道上围绕原子核转。

但实际情况时，我们每次测量，这个电子的位置都不一样，一会在这个轨道，再测量一次就会跑到另外一个轨道上去了。

这种奇特的现象我们用量子态来表示。也就是说，量子态是描述一个粒子处于某个状态下的概率。

只有在被观测后，粒子最终状态才最终确定到某一个状态，即，以一个概率进入一个状态。

我们不看这个粒子，它是一个不确定的状态，我们看了这个粒子后，这个粒子会进入某一个状态，也可能进入另外一个状态，这些状态选择由概率控制，是一个随机的过程。

因此，我们说，量子其实是微观粒子所处的状态。

02 如何观测到量子态既然量子只是微观粒子的一种状态，那么我们如何观测到量子态呢？其实我们没有办法直接观测到一个粒子的量子态，我们只能通过观测把粒子所处的位置记录下来，通过统计1万次或1百万次观测粒子所处的位置来大致获得粒子处于不同状态的概率分布图。

比如，我们想观测氢原子的一个电子的量子态时，通常是想办法记录下来一个电子的速度、位置，但这几乎是不可能的事情，我们在大多数时候只能借助薛定谔波函数来模拟原子内部量子形态。

直到最近，2013年，来自荷兰的科学家才首次直观地记录下来一个电子的量子态形态。他们借助一种光学设备将氢原子中的电子映射到一个底片上，借助光学干涉的原理保留了电子的状态，从而将氢原子中电子的状态记录在一个2维底片上。

但是氢原子中的电子是3维分布的，所以，真正获取电子的量子态分布还是一个难解的科学挑战。

03 如何观测到量子纠缠态最后，量子效应最奇特的现象是量子纠缠态。所谓量子纠缠，是两个粒子被关联起来后，进入到一个量子纠缠态，两个量子必须处于相同的某一个状态。也就是说，一旦我们去观测两个粒子中的任何一个，得到一个确定的状态，那么另一个粒子也必然处于同样的一个状态，无论这两个粒子相隔多远。

量子纠缠态主要用光子来做实验观测，科学家通过一个激光发射器发出一系列光子，经过一个特殊晶体后，会有一对光子形成纠缠态，把两个光子送入两个不同的路，这样两个光子就会天各一方。在接受段，我们用一个仪器去测量其中一个光子的相位，这样量子态塌缩，得到一个确定性的状态结果，另外一个光子也会随之进入一个相同的状态。这样，我们就能确定两个光子进入了量子纠缠态了。

量子还有很多神秘的特性，欢迎关注科学建模，一起分享科学背后的道理。