杰森帕尔默说道，经过实验室几十年的不断探索，量子物理的一些奇特效应已开始投入使用。

ATRICK GILL 是伦敦西南部英国国家物理实验室（NPL）的新量子计量研究所的主任，也是原子钟领域的专家。他指向一个满是透镜、反射镜、真空室和电子设备的大桌子说，「那边还有一个小的。」

NPL 是全球官方的几家原子钟实验室中的一位。在所有原子钟实验室中，每一个旗舰设备（有一些设备很大的）两侧都有建设中的更小设备。小型化是游戏的代号。这边是一个符合标准的电子机架，19 英寸宽。而另一边是一个拳头大小的、在安全卫星内来保护原子钟珍贵的内部的 gizmo。

NPL 开发的铯原子钟可以说是世界上第一个量子技术，虽然它没有这样标榜自己。最常用的方法首次使用于 1950 年，通过将能量加进原子从而创造「叠加态」，如此可测量原子在同一时间不仅有一个能量状态 – 激活和休眠。探测这种奇特情况揭示了这些原子的「时钟频率」- 每个大陆上时钟的一个常数。这个常数也是时钟精准度的基础，也是国际上赞同的对秒的定义的基础。

经过几十年的实验工作，一大批依赖量子力学效应的不同设备和方法现在已经准备投入市场。它之所以花了这么长时间，主要是因为必须首先开发组成它们的组件：更好的激光器、半导体、控制电子，以及许多量子系统实现最好表现的条件——低温技术。

英国没有在市场中开发原子钟。相反，设备发明一年后，它被美国公司 National Company 商业化。鉴于这些新的量子技术的潜力，这时候很多人都在想把它商业化。NPL 越来越小的时钟只是朝市场产品迈出的一小步，这种产品在导航方面，远胜 GPS（本身是原子计时的应用），或帮助地下勘探。量子技术的时代几乎快要到来。

　　怪诞的量子力学

自然界中的一切都可以用量子力学描述。一个世纪前诞生的量子理论是原子尺度上所发生事情的规则手册，提供了从周期表布局到原子扫描器喷涂粒子家族的一切解释。它引导了从激光到 MRI 机器等日常技术的发展，并在天体物理学家对诸如黑洞内部和宇宙的黎明之类不可知事物的研究中建立了坚实的基础。它揭示了一些令人惊讶的发现，如只有在离散的大小（量子）原子才能吸收和发射能量，光和物质既可以是波也可以是粒子，这是现代物理学最大的胜利。

它有怪诞的一面，但正是这怪诞的一面吸引了人们对现在被称为第二次量子革命的兴趣。第一次量子革命是关于物理学：理解世界如何在量子力学规则的微小尺度上工作。粒子不仅能像原子钟里的原子一样可以同时处于两种状态;有时两个粒子分开很长的距离似乎可以感知彼此的情况，也就是纠缠。粒子的精确位置或状态在测量之前是不确定的，只有比给定结果更高或更低的似然性，并且测量过程会不可逆转地改变该情况。所有这一切从 20 世纪 20 年代中期的数学上已经很清楚，但直到 20 世纪末期才在实验室实验中显现出来。随着理论预测被投入使用（例如在电子学中的使用），量子力学被冠予了反直觉、甚至完全怪异的声誉。

这些年来取得的专业知识正在带来好处。最反直觉的量子力学预测被用于测量交错精度，产生不可破解的代码并形成不可穿透的通信网络基础。量子计算机可能最终解决当前无法解决的问题，改善电力传输或能量密集型肥料的制造，或者简单地筛选不可实现的大数据集。然而，很久以前，计算系统还远远不能达到提供行业解决方案的通用机器水平，如金融、能源、航空航天，甚至推荐引擎这种平凡的事情。

　　从小开始

如今，仍有许多工作要做。虽然少数量子传感器、适度的量子网络和基本的量子计算机已经在使用，但它们仍然没有充分利用量子优势，而且这些量子设备目前少有能被普遍部署的。根据咨询公司 McKinsey 的数据，2015 年全球正在从事量子技术研究的员工约有 7000 名，总预算约 15 亿美元（见图表）。量子技术的产业化将会提升这些数字。

现在值得注意的是量子技术的挑战不再是科学问题，而是工程问题。例如，对较小的原子钟进行搜索; 用于放大、按路线发送量子通信信号的装置; 以及用于量子计算的更鲁棒的「量子位」（后面会有更多介绍）。初创公司正在满怀热情地拥抱这项技术，科技巨头也已经立下旗帜。人们普遍认为，谷歌是量子计算机技术的最前沿，微软有最全面的软件计划。