摘要：说起来量子力学，或者更大一点的量子物理，它是一个过于抽象且陌生的“世界”，它的观测坍缩，它的不确定性都成为它反直觉的原因。为了要理解它，在过去的人类教学中，不知道“毒死了多少只猫”。

说起来量子力学，或者更大一点的量子物理，它是一个过于抽象且陌生的“世界”，它的观测坍缩，它的不确定性都成为它反直觉的原因。为了要理解它，在过去的人类教学中，不知道“毒死了多少只猫”。

甚至在更广泛的人民群众里，量子物理还被赋予了很高的“神性”，像什么超远距离同步的心灵感应，量子永生即总有一个你是没死的状态等等，这些话题在短视频平台都有很高的讨论和点击量。

不过，量子世界的规律和我们日常直觉几乎完全不同，“叠加态”“纠缠”“量子门”这些概念听起来就让人头大。即使是专业人士，也需要长时间的数学训练才能真正把握。不然也不会有很多诸如费曼这样的科学家说过类似“这世上没有人懂量子物理”、“如果你觉得你理解了量子力学，那你大概是没理解”等等“名言”。

但是，如果，万一，我们能直接“看到”量子现象，甚至亲手操作量子比特，感受它们的变化呢？

最近在冲浪的时候，87君发现了一个新的VR项目：Quantum Intuition XR（QIXR）。

可触摸的量子物理

QIXR是由来自美国马里兰大学帕克分校的小组（成员：Jamie Ngoc Dinh, Marven Wong, Matthew Brooks, Charles Tahan, Myungin Lee）共同研究的项目。

它基于量子力学非常抽象难懂、在现实世界无法模拟的基础，结合大量的XR教学模拟案例支持，实现了一个结合了VR、MR技术的交互式教育平台。简单来说，它就是想用VR，把那些通常只能通过复杂公式表达、无法用类比精准形容的量子现象，变成可以看、可以玩、可以动手体验的东西。

戴上VR头显，你会进入一个充满奇妙粒子和流动能量的量子世界。在这里，量子比特（qubit）不再只是书本上的符号，而是一个可以在三维空间中旋转、跳跃、变幻的实体。

你可以亲手给它施加量子门，比如Hadamard门。作用是把一个确定的量子状态（比如0）变成一种叠加状态（即同时是0和1），让量子比特进入神奇的“叠加态”，即同时处于0和1之间。它是量子计算非常重要的基础，也是量子计算之所以有超级运算能力的重要原因。

或者是选择Pauli-X、Pauli-Z门，这两个门也是常见的量子操作。Pauli-X门有点像传统计算机里的“翻转”，把0变成1，把1变成0（可以在布洛赫球上看作是围绕X轴旋转）。Pauli-Z门则是改变量子比特的相位（在布洛赫球上围绕Z轴旋转）。

这些在传统教学里往往是抽象的数学变换，而在QIXR中，用户可以通过手动施加这些门操作，直观观察量子状态的变化。

还有就是量子叠加，这也是量子物理对于普通人来说抽象的原因，我们是要么A要么B，指向了确定的结果，但在量子世界中，它是又A又B的，在QIXR中，用户可以亲眼看到叠加态是如何被创建和变化的，从而建立对于量子世界的图像记忆。

量子纠缠是指两个（或更多）量子比特即使被隔得很远，状态也会彼此关联（就像开头说的所谓心灵感应）。一个粒子的状态变化会立刻影响到另一个粒子。在QIXR中，用户可以通过操作两个量子比特，让它们进入纠缠状态，并观察它们同步变化的现象，从而形象理解这种量子世界的超距联系。

为了让体验更真实，QIXR用到了一个很重要的可视化工具——布洛赫球（Bloch Sphere）。

想象一个漂浮在空中的透明球体，球上每个点都代表了一个量子比特可能的状态。通过移动球面上的点，你可以看到量子态的不断变化，理解那些晦涩难懂的叠加、旋转、干涉现象。

正如前文提到的，量子物理之所以难就是因为它的抽象和微观，而我们缓解这种“抽象”的方式就是用大量的线性代数、复数运算等等数学进行诠释。可以说必须要理解了数学，才能真正“看懂”量子物理。而现在，动动手柄，眼前的球体就为你动态展示了这些变化。

简而言之，QIXR让抽象的量子物理拥有了直观的、可以交互的“形状”。

可靠性测试

为了科学验证Quantum Intuition XR的设计效果和教育可靠性，项目团队采用了系统的研究方法。

首先是通过与专业的教授合作，共同依据量子力学基础理论，定义了需要可视化的物理概念，比如量子门操作、量子叠加和纠缠状态。之后，使用Unity和Quest 3进行开发和测试。

此外，团队还邀请了5名（4男1女）专家进行体验和访谈，他们都拥有量子物理学高级学位，并具有研究量子科学的经验。同时，这5位参与者此前没有过VR体验经验。

根据论文，参与者的回复表明所有项目都高度一致，尤其是在与布洛赫球球、量子门和纠缠实现的准确性相关的领域。换句话来说，QIXR的内容和展示效果还是非常扎实且具有实际意义的。

不过遗憾的是，目前团队还没有公布大规模的社会测验结果来验证它对普通人的实际效果。

结语

与传统的二维屏幕视觉化工具相比，VR技术提供了前所未有的沉浸感和交互性，这使得用户能够以更加直观和体验式的方式接触和理解量子力学的复杂概念。通过这种“上手操作”的方式，QIXR不仅让量子现象从抽象的数学公式变为可以亲眼见证的动态过程，而且提升了学习的参与感和沉浸感。

QIXR的设计初衷是希望能为量子力学的学习者提供一个更为直观和易于理解的学习工具。它突破了传统教学的局限性，通过沉浸式的体验让学习者能够直观地感受和操作量子现象。在87君看来，它更重要的是把一个几乎不能实体化的物理领域变得可见，变得有画面感，让人的理解和记忆更加方便。

这种方式尤其适合于量子计算、量子物理等学科的入门学习，以及帮助非专业人士了解量子科技的基本概念。

随着量子科技的迅速发展，未来对量子领域的理解和应用将成为科技创新的关键。QIXR作为一款具备沉浸感、互动性、科学性的教育工具，显然有着广泛的应用前景。它不仅能帮助学生和研究人员更好地理解量子理论，也为广大非专业人士提供了一个深入探索量子世界的机会。

来源：87870网