1925年，物理學家海森堡（Werner Heisenberg）顛覆了整個物理學界。那一年，他首次提出了量子力學，後來擴展為量子理論。當描述宏觀世界的牛頓力學等經典物理定律不再適用，量子理論準確詮釋次原子尺度下光與物質的行為規律，為我們打開了一個奇妙而陌生的新世界。
在量子理論中，光與物質的各種可能性以概率幅形式疊加，並如波動般演化。我們對它們的了解相當有限，例如無法同時準確知道一個粒子的位置與動量。而最神奇的是，當我們在觀察粒子時，可能已經改變了其性質。
量子世界千奇百怪，卻又帶來無限可能，令人振奮。如今，量子理論已成為大多數物理研究的基礎，不僅應用於量子信息相關的科技，也深刻影響著材料科學、天文與宇宙學、電子工程、機械工程，乃至生物學與人工智能等多個領域。
因此，在量子理論問世百年之際，全球共同歡慶「國際量子科學與技術年」。中大更有多一個特別的慶祝理由──「量子信息技術與材料全國重點實驗室」於2025年正式成立，致力將量子深奧奇異的特性轉化為實用的技術。
「過去一百年，量子革命改變了我們對世界的認知。由量子理論衍生的技術，包括半導體晶片、雷射、原子鐘與磁共振成像等，大大推動了工業及經濟的發展。」實驗室主任劉仁保教授說。「未來一百年，我們將共同見證第二次量子革命的展開，它將再次改變我們對時空本質等基本問題的理解，並催生顛覆性的技術。」
中大全國重點實驗室：量子創新的前沿
實驗室正積極開展多項前沿量子技術研究，包括利用鑽石缺陷進行的鑽石量子感測，可極其精準地測量從磁場至壓力等多種物理量；還有利用量子疊加原理（即概率波可以同時存在於兩條可能路徑上）進行超精密測量的量子干涉儀。實驗室亦正探索用於量子信息處理的量子材料系統，以及發展集成光子器件，可應用於光量子計算、量子通訊和量子感測。劉教授估計，量子感測技術或可在十年內落地應用。
「全國重點實驗室的成立不僅肯定了香港，尤其是中大在量子科學研究方面的實力，也為本地科學家提供一個平台，攻克量子信息技術的重大課題。」劉教授表示：「中大擁有強大的量子研究團隊，並特別擅長於量子感測、拓撲量子物質與集成光子技術。憑藉本身的科研實力，再加上持續招募人才，我們有信心能在拓撲量子物態等前沿領域取得突破。這些發現將刷新我們對宇宙與物質的認識，並為量子計算與量子人工智能提供新的材料與方法。」
楊振寧教授：傳奇與啟迪
中大與全球科學界近日痛失一位巨擘——楊振寧教授。他是首位華人諾貝爾獎得主，對量子物理有著無可估量的貢獻。劉仁保教授的研究亦涉及「李-楊零點」理論，該理論由楊教授與李政道教授於1952年提出，用以描述物質不同狀態之間的相變。2012年，由劉教授領導的團隊首次發現該理論與量子探針的相干性有深刻關聯，並於2015年首次通過實驗觀測到李-楊零點。劉教授憶述，楊教授對此進展頗感興趣，並邀請他討論相關研究。
「楊教授最令我印象深刻的地方，不僅是其深邃的洞察力和敏捷思維，更是他對科學的真摯熱愛。那次和楊教授討論研究過後，九十歲高齡的他親自進行詳細計算，並撰寫論文發表於同行評審的學術期刊。或許這對他的偉大科學成就而言只不過是錦上添花，他純粹出於興趣而樂在其中。」
楊教授熱衷於科學知識傳播，這亦是劉教授希望實驗室能承擔的重要使命。「我相信量子科學是現代公民的必要知識，應有更好的方式向學生與公眾傳達相關概念。實驗室將致力透過設計新課程與舉辦公開講座等，提升大眾的量子知識素養。」
展望未來：下一個量子世紀
過去一百年，量子科學的發展已令人振奮，但劉教授認為，未來一百年的量子變革，影響將更加深遠。
「我們的下一代是推動量子信息科學和技術發展的關鍵。要實現可編程量子計算，需要全新的概念、材料、器件和架構。這項使命或許需要數十年才能完成。」
除了可編程量子計算，他預期在未來數十年，量子科學將幫助我們更深入理解時空結構，並探索目前尚未理解的宇宙基本元素，例如暗物質。在全國重點實驗室研究團隊及其他量子科研人才的努力下，量子理論或終成為解開宇宙萬物奧秘的鑰匙。
