量子简史（16722021），从一个光子说起

　　在这篇文章中，我总结了迄今为止在量子历史上发生的所有主要/次要事件，以及可能的，在不远的将来会发生的一些事件。首先要记住的是，量子力学的历史并不是一条笔直的道路，它有过转折，也不是静态的。它是一个动态的、不断发展的研究领域，这就需要不时地更新这个历程。前量子时代（16世纪-20世纪初）
　　量子物理学的早期是以经典力学、原子结构解释和电磁学来解释量子现象的。牛顿、惠更斯、杨、麦克斯韦等人做出了重要贡献。
　　在很早的时期，该领域的发展以两种光的理论为标志--牛顿的（微粒说）和惠更斯的（波浪理论）。1672年——牛顿提出了光的微粒理论，认为光是由粒子组成的。1678年——惠更斯提出他的光的波浪理论来挑战牛顿。1801年——托马斯-杨进行了双缝实验，确定了光作为一种波的存在，从而推翻了牛顿的粒子理论。1807年——艾蒂安-路易斯-马卢斯发现了光的偏振现象。1815年——大卫-布鲁斯特用数学方法描述了光的偏振。1819年——菲涅尔-阿拉戈（Fresnel-Arago ）偏振干涉定律在菲涅尔的回忆录中发表。1821年——菲涅尔提出了黑体的概念。
　　奥斯特（ Oersted）对电磁学的发现开始了一连串的电动力学实验，最终导致了麦克斯韦方程的发现。1821年——汉斯-克里斯蒂安-厄斯特德（ Hans Christian Ørsted）发现了电磁的存在，证实了电和磁之间的直接关系。1823年——安培完善了奥斯特的发现并提出了安培定律。1860年——古斯塔夫-基尔乔夫（Gustav Kirchoff）提出了 ＂黑体辐射（black-body radiation） ＂这一术语。1865年——麦克斯韦提出了他的电动力学理论，从而将光确立为一种电磁波。他将光的传播媒介描述为 ＂以太＂。1887年--A.A. Michelson和Edward W. Morley在他们著名的Michels-Morley实验中未能检验出发光的乙醚，从而确定了不存在任何光的传播媒介。1892-1906年——亨德里克-洛伦茨发展了洛伦茨以太理论。
　　在19世纪末，物理学家们对原子的物理学感到惊叹。全世界科学界的焦点转移到发现原子内部的结构。在这一时期，亚原子粒子、原子结构和放射性的概念开始出现。1887年——海因里希-赫兹在研究无线电波时发现了光电效应。1895年——威廉-伦琴意外地发现了X射线。1896年——亨利-贝克勒尔发现了铀的放射性。1896年——佩特-塞曼发现了现在所谓的塞曼效应，即在磁场影响下光谱线的存在。1897年——J.J.汤姆森发现了电子；基于他的发现，提出了他的 ＂梅花糕模型 ＂的原子。量子力学的引入（20世纪初至20世纪中叶）
　　随着19世纪的到来，一个名为量子力学的新物理学领域开始崛起。这一新理论解决了以前牛顿时代未解决的物理问题。所有这些都始于马克斯-普朗克对黑体辐射的解释，他称之为 ＂量子理论 ＂的理论。今天，马克斯-普朗克被铭记为 ＂量子力学之父＂。这一时期出现了一些有史以来最著名的物理学家，包括阿尔伯特-爱因斯坦（尽管他因其概率行为而反对量子力学）、马克斯-普朗克、尼尔斯-玻尔、埃尔温-薛定谔、保罗-狄拉克、维尔纳-海森堡等人。1900年——马克斯-普朗克提出普朗克辐射定律来解释黑体的辐射发射。他还提出了光子的量子化，即现在著名的方程式E=hν。因此，量子力学诞生了。1902年——亨德里克·洛伦兹通过洛伦特以太理论解释了塞曼效应。1905年--阿尔伯特-爱因斯坦解释了光电效应，他将光视为粒子，因此提倡牛顿的微粒理论。他还向世界介绍了狭义相对论。1909年——恩斯特-卢瑟福进行了α射线散射实验（又称金箔实验），提出了原子核的概念。1909年——杰弗里-泰勒证明了单光子干涉模式的形成，从而重新引发了超过两个世纪的牛顿-惠更斯辩论。1913年——约翰内斯-斯塔克发现了斯塔克效应，即类似于塞曼效应的电场现象。1913年——尼尔斯-玻尔介绍了他的原子模型并提出了原子半径量化的理论。1915年——爱因斯坦提出了广义相对论和爱因斯坦场方程（见量子场理论）。1916年——爱因斯坦在理论上指出普朗克的能量量子存在类似粒子的动量。1916年--阿诺德-萨默菲尔德（Arnold Sommerfeld）提出了原子亚壳层的概念，从而扩展了玻尔的原子理论。1918年——恩斯特-卢瑟福发现了原子中的质子（并创造了这个词）。1921年——西奥多-卡卢扎发表卡卢扎理论（ Kaluza Theory ）（第一个与量子场论相关的理论）。
　　在之前的发现和以量子和相对论为首的科学发现的突然繁荣之后，一个新的物理学领域——量子力学的形式化变得清晰起来。玻尔，海森堡，薛定谔从20世纪20年代开始发展这种正式化，很快马克斯·玻恩，保罗·狄拉克和约翰·冯·诺伊曼等人加入了这个行列。1922年——阿瑟-康普顿发现了康普顿效应。1922年——奥托-斯特恩和瓦尔特-格拉赫进行了斯特恩-格拉赫实验，由此证明了自旋的量化。1923年——路易斯·德布罗意假设波粒二象性，假设德布罗意波长λ=h/mv。1924年——沃尔夫冈·泡利用电子的内部角动量的概念解释了光谱线的精细结构。1925年——乔治·乌伦贝克和塞缪尔·古德斯密特提出了电子自旋的存在。1925年——海森堡、玻恩和帕斯卡尔-乔丹提出了量子物理学的矩阵力学表述。1925年——弗雷德里克-洪德在理论上提出了原子中最大多重性原理，现在被称为洪德规则。1926年——埃尔温-薛定谔提出薛定谔波方程，这是量子力学中最重要的方程。1926年——奥斯卡-克莱因通过整合海森堡和薛定谔创建的量子力学来解释卡卢扎假说（关于量子引力的最早想法之一）。1927年——维尔纳-海森堡发表文章介绍海森堡不确定性原理：Δp·Δx h/4π。1927年——索尔维会议，提出了量子力学的哥本哈根解释。1928年——保罗-狄拉克建立了量子力学的狄拉克方程。1929年——奥斯卡-克莱因预测了克莱因悖论，即量子隧穿效应。1930年——保罗-狄拉克假设了正电子。1930年——保罗-狄拉克提出空穴理论（ Hole Theory）（也叫狄拉克海模型）。1932年——约翰-冯-诺伊曼从厄米特算子和线性代数的角度描述了量子力学的数学基础。量子力学的兴起（20世纪中期-20世纪后期）
　　随着量子力学的基础工作和数学的建立，物理学家试图完成以前不完整的原子图，并在这个过程中发现了新的粒子。因此，开始了对粒子物理学的探索，而这一探索是由J.J.汤姆森开始的。关键的物理学家包括理查德-费曼。1932年——詹姆斯-查德威克发现了原子中的中子。1932年——卡尔-D-安德森发现了正电子。1935年——爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发表了开创性的EPR悖论论文，他们在论文中挑战了量子力学的完整性，支持隐变量理论（见玻姆解释）。1935年——薛定谔提出了著名的薛定谔的猫思想实验，展示了量子叠加的意义。1936年——卡尔-安德森发现了μ介子（muon）。1939年——奥托-哈恩和弗里茨-斯特拉斯曼发现铀的核裂变。
　　在二战的阴影下，罗伯特-奥本海默等人领导了曼哈顿计划。世界的焦点从科学转向武器，这一时期发明了原子弹、氢弹和其他热核武器。同时，对量子力学的许多不同解释开始发展，新兴的粒子物理学领域引起了物理学家的注意。与此同时，量子场理论领域的工作也在继续，量子计算机的概念也首次被理论化。1942-1945年——奥本海默发现了量子隧穿。1945年——惠勒和理查德-费曼提出惠勒-费曼理论。1948年——朝永振一郎和施温格在量子场论的方法中提出了重正化理论。1948年——理查德-费曼介绍了量子力学的路径积分表述，并提出了费曼图的概念。1949年——弗里曼-戴森发明了戴森级数。1952年——大卫-玻姆提出了量子力学的玻姆解释（也称为隐变量理论和试验波理论）。1952年--沃尔夫冈-保罗（不要与沃尔夫冈·泡利混淆）发明了离子阱（后来用于离子阱量子计算）。1956年——吴健雄进行了吴氏实验，证明弱相互作用中的宇称不守恒（parity violation ）。1957年——休-埃弗雷特提出了量子力学的多世界解释。1961年——Clauss Jönsson进行了电子的双缝实验，确立了波粒二象性是量子力学的基本属性。1963年——尤金-维格纳为量子力学中对称性的发展奠定了基础。1964年——约翰-斯图尔特-贝尔提出贝尔不等式（又称贝尔定理），以推翻量子力学中的隐变量理论，解决了EPR ＂悖论＂。1971年——马丁努斯-J-G-维特曼和杰拉杜斯-特霍夫特预测胶子的存在。1982年——理查德-费曼在他的论文《用计算机模拟物理学》中介绍了量子计算机的概念。量子应用（20世纪末-现在）
　　随着费曼提出在量子硬件上模拟量子现象的想法，建立量子应用的竞赛变得更激烈。这一时期，伴随着新的量子协议硬件实现，以及量子算法的发明。同时，在理论物理学领域出现了名为超弦理论和M理论的新理论。1994年——彼得-肖尔发明了肖尔算法，该算法有可能打破现代的RSA密码学。1995年——爱德华-威滕提出了M理论，重新审视了一个被抛弃的理论，弦理论。1997年——两个研究小组通过实验实现了量子隐形传态。1998年——艾萨克-庄、尼尔-格申菲尔德和马克-库比内克创造了第一台量子计算机，可以接受一个输入并输出一个解。
　　建造量子计算机的竞赛开始了，由谷歌和IBM这样的科技巨头带头。人们更加重视量子现象的应用。同时，新的物理学路线发展起来，寻求将量子力学与引力合并为量子引力，寻求量子力学和弦理论的不同方法。2000年--大卫-P-迪文森佐概述了创造量子比特的迪文森佐标准。2012年——欧洲核子研究中心的大型强子对撞机在实验中证明了希格斯玻色子（俗称 ＂上帝粒子＂）的存在。2014年——科学家们通过量子隐形传态在10英尺的距离内传输数据，错误率为零。2016年--IBM推出基于云的平台IBM量子体验。2019年——谷歌凭借其Sycamore量子处理器宣称量子霸权。2020年——谷歌人工智能在超导量子计算机上模拟了哈特里-福克方程，说明了量子在化学问题上的优势。2021年--费米实验室在实验中观测到muon介子的反常磁矩。
　　至此，我们完成了量子发展的时间表（尚未完成）。但是，正如我们所说的，这是一个动态的列表，随着更多的发展出现和我们对宇宙最小尺度的认识的扩大，这个列表会不断地被更新。