20世纪早期量子力学的发现引发了一场革命，这场革命以迅猛之势席卷了各个科学学科。它帮助解释了许多事物，包括原子的结构；化学元素周期表的周期性；以及为什么有些固体导电而另一些则不导电。凭借这些基础知识，科学家和工程师们开发出了晶体管，晶体管被组装成集成电路，集成电路成为了复杂信息处理器的核心架构元素。
最初占据整个建筑物且耗资数百万美元的计算机；现在它们可以舒适地装进青少年的口袋里。我们对光的理解以及随后的激光发明催生了光纤网络、卫星通信以及全球互联网的物理基础。物理学家们不会轻易使用“革命”这个词。
现在，科学家和工程师们对“第二次量子革命”感到兴奋，这次革命的影响可能超过第一次。我们探索理解和控制量子行为的努力催生了非凡的进展——“量子计算机”和“量子互联网”的概念。量子计算机可以比普通计算机更快地解决某些类型的问题，速度呈指数级增长。如果能够制造出足够强大的量子计算机，它就能比任何已知的超级计算机更快地分解数字（例如，15 = 3 x 5）。这种“量子派对技巧”可能会彻底颠覆目前用于在互联网上安全发送信息的加密方案。如果量子互联网能够建成，它就可以完全取代这些不安全的通信协议，取而代之的是其可靠性受量子力学定律支配的协议——我们宇宙的终极规则。
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开发这些量子技术的竞赛是全球性的。中国已经展示了一颗“量子卫星”，它可以通过量子安全通道传输视频。受到这种“人造卫星时刻”的惊吓，美国迅速启动了国家量子计划，该计划最近庆祝了其两周年。其他倡议包括欧洲量子旗舰计划和澳大利亚的一项重大量子计算努力。
然而，我们在开发这些技术的竞赛中正在落后，部分原因是训练有素的科学家和工程师的数量非常有限。为什么？原因有很多，包括对国际 STEM 人才的限制，但一个明显的遗漏是我称之为“二倍因子”的问题。在过去十年中，物理学、计算机科学和工程学专业的学位获得者中，只有约 20% 的人认定为女性。我们很大程度上错失了半数人口的才华。
对于美国这些学科中女性代表性不足的原因，已经提出了许多理论。但一个主要原因是冷淡的氛围和文化。我是一名女性物理学家。我亲身经历了成为“物理文化”一部分的感受。当我在印度上大学时，在 500 名学生中，女性只有 9 名，与露丝·巴德·金斯伯格大法官在哈佛法学院就读时的比例相同。我努力学习，表现出色，并申请了美国的研究生院，这片充满牛奶和蜂蜜的土地，那里的情况肯定会有所改善。令我沮丧的是，我在第一天得知，在一个 36 人的班级里，我是唯一的女性。
放眼我自己的处境之外，整个物理学领域一直充斥着杰出男性做出令人难以置信的发现的神话。这确实是真的——男性确实做出了绝大多数的发现。 但是，谁鼓励女性认真地追求物理学呢？物理学文化充斥着关于谁属于这个领域以及谁能够出类拔萃的刻板印象。热门电视剧如《生活大爆炸》至今仍在延续着男性主导的物理学文化。
物理学家们在被告知需要改善他们学科的氛围和文化时，常常否认存在问题。有些人认为物理学是一门客观的科学——那些感兴趣的人会出现并追求它，而那些没有出现的人则不感兴趣。还有一种刻板印象，认为你要么擅长它，要么不擅长它。如果很少有女性能在严酷的物理学职业生涯中幸存下来，为什么要责怪文化呢？那些从未出现或中途退出的人肯定是不够投入或没有能力。
这些观点不仅有害；而且不真实。我亲身了解女性在物理学领域每天经历的挑战。我们被男性同龄人插话。我们的想法被驳回，除非同样的想法是由男性同龄人提出的。我听过无数女性物理学家讲述她们在走廊和咖啡室遇到男性同事时，他们冷漠的目光，这加剧了她们不属于物理学领域的感觉。这些个人经历和互动完全得到了美国物理学会进行的大规模调查的证实。
我自己的研究表明，关于谁属于物理学领域以及谁能够出类拔萃的刻板印象的影响。我的研究发现，例如，在物理课程中获得 A 级成绩的女性对自己表现的自我效能感与获得 C 级成绩的男性相同。自我效能感对于决定一个人是否想要从事与物理学相关的职业非常重要，无论他们的表现如何。
我的研究还表明，女性的归属感较低，并且她们感觉自己不太被物理学导师认可为能够在物理学方面表现出色的人。这种缺乏认可更有可能将女性赶出物理学领域，因为与男性同行相比，她们既没有榜样，也没有鼓励，也没有平等的归属感和自我效能感。
我们能做些什么来改变物理学文化？首先，我们需要认识到，对现状感到自满会积极地延续当前的文化，这种文化将女性拒之科学和工程学科之外。积极地认可代表性不足的学生——不仅仅是女性——尤其重要，因为长期以来，鼓励不足对她们进入和留在物理学及相关学科产生了负面影响。导师和研究顾问应该对所有学生抱有很高的期望，但他们不应该吝啬在任何机会出现时都向学生提供微肯定，并因他们的努力而不是才华或智力而赞扬他们。
建立包容和欢迎的环境，具有同理心，记住学生的名字，为关注学生个人优势、兴趣和成长的后续步骤提供指导、指导和支持，这些都是有助于提高女学生的自我效能感和归属感的措施。如果不经过明确的思考和行动来适当地认可和支持学生成为能够在物理学方面表现出色的人，那么自我效能感和归属感方面的性别差距很可能会持续存在。此外，我们科学和工程界的既定领导者应该正面解决偏见问题或微侵犯事件，而不是保持沉默。
文化变革不幸地将是一个渐进的过程，这对量子革命来说是不利的。但是，着手改善物理学及相关学科的氛围和文化这项重要任务永远不会太晚，这些学科曾阻止许多女性和其他代表性不足的群体做出贡献。如果量子计算机可以分解难以想象大小的数字，那么制造它们的科学家和工程师肯定可以处理二倍因子的问题。为了让第二次量子革命取得成功，我们需要确保女性获得成功。