量子潘建伟纠缠

一年前中国这项科技震惊世界！看完这个原理解释我服了

“量子”到底是个什么鬼？量子通信？量子叠加？量子隐形传态？量子纠缠？...

量子纠缠，鬼魅般的远距作用

“量子”到底是个什么鬼？

量子通信？

量子叠加？

量子隐形传态？

量子纠缠？

说实话，小编现在听到“量子”这两个字就想跑～

因为完全不懂！各种不懂！

蒙圈状

不过，各位看官别跑，

本期节目有科学家潘建伟院士为您深入浅出滴解答～

采访中，

潘院士带着小莉参观了

中国科学技术大学上海研究院的实验室哦～

里面各种奇奇怪怪的装置，

让小编眼冒金星、不明觉厉。

比如这些：

导语

2016年8月16日，中国成功发射了世界上首枚量子通信卫星“墨子号”；2017年的9月29日，世界第一条量子保密通信骨干线——中国国家量子保密通信“京沪干线”正式开通，首次实现“天地一体化”的量子通信网络构建，奠定了中国在量子通信领域全球领先的地位。

中国人在享受着中国科研扬眉吐气般喜悦的同时，也深深感受到来自量子世界的“洪荒之力”：

量子叠加、量子纠缠究竟是什么？为什么世界各国都在争夺量子信息技术的制高点？而在这样一场影响未来的竞争当中，中国又取得了怎样的成绩？

潘建伟，1970年出生，物理学家。27岁入选美国《科学》杂志“年度十大科技进展”；31岁任中科大教授；32岁入选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授；41岁当选中科院院士；42岁斩获国际量子通信大奖；45岁以第一完成人，获得中国国家自然科学一等奖。

潘建伟

我们的微观世界由很多小颗粒组成的，比如说我们把一瓶水喝掉半瓶，那就剩1/2瓶；再喝掉半瓶就只剩1/4瓶了；我们继续喝喝喝，是不是最后的水可以无穷地这样被喝下去呢？当然不是的，到最后就变成一个个水分子了。那么到了这个时候，那种不确定性就开始体现出来了，那么我们把这样的微观世界里面最基本的单元就叫做量子。但对于一种微观世界的小颗粒不可能光始终照着它、来看着它。那么这么一来，当你没再看它的时候，它很多行为就变得不确定了。

那啥叫量子纠缠？

潘建伟

如果我有两个色子，是纠缠在一起的。一个送你作为礼物，然后你回到香港去，而我在上海。我们俩在办公室里面扔这个色子的时候，我们可以打个电话。你扔一下，扔完之后什么结果，你说你让我猜，我每次看看我手中的色子，我每次都可以把你的结果给猜出来的。因为这是遥远地点之间的一种非常有趣的互动。

也就是说物体可以处于纠缠状态，不管它们相距多么遥远，只要粒子的状态确定了，在非常遥远的地方那个粒子的状态也是确定的，我们把这样一种性质就叫做量子纠缠。

ps：简单讲：就是我在遥远的北方知道身在南方的你手中紧握的骰子到底是多少点数。神奇，咋猜得？因为咱们两个骰子始终一致。为啥？小编估计这两骰子是双胞胎，有心灵感应吧～

量子力学的奠基人玻尔曾经说过： “如果谁不对于量子论而感到困惑的话，他就是没有真正地理解量子论”。而对潘建伟来说，“量子纠缠”便是他一直无法理解的困惑。

小编也好奇：大牛潘院士都有啥困惑呢？

潘建伟

在量子力学里面就有一种现象：

你不去监测这个粒子状态的时候，它有些时候可以同时处于两个地方的。

我当时学量子力学时觉得这是不可能的，因为我们每天的生活里面都没有发生过啊。

（ps：哇，听着好神奇啊，小编一直以来的梦想就是：同时在家里和单位呢！那么如今已经研究20多年量子的院士，还有什么困惑呢？）

我最大的困惑就是：我经过25年的努力之后啊，其实我对它的理解一点也没有增进。

目前为止，可能全世界的GDP里面大概有百分之四、五十是跟量子技术相关的，但是我们在用它的人可以不懂量子力学。但是有少量的人呢，就想把量子纠缠搞清楚、想把量子叠加给搞清楚，一直在做别人认为是毫无疑义的事情，但是这正在催生着第二次量子革命。

量子通信，领先世界五到十年

在电子通信时代，信息安全脆弱得像一层窗户纸，绞尽脑汁的信息加密最终可能形同虚设；而且芯片预置后门、光缆无感窃听等信息安全的问题也无处不在。

斯诺登说：

有人在监听；

潘建伟却会说：

他们听不懂。

2016年8月16日，“墨子号”量子科学实验卫星成功升空。在量子通信中，最大难点在于如何实现天地一体化的量子联通。这就好比在一万米的高空往地面上的一个存钱罐里扔硬币，需要准确地将硬币扔进储蓄罐的狭小入口，如果出现一点点的偏差，信息的传递便会功亏一篑。而从“墨子号”卫星研制到发射到四年多时间里，潘建伟团队遇到无数的困难，每一次困难都让他近乎绝望。

潘建伟

比较绝望的问题是当时我们的探测器原本以为可以活三年，结果我们发现这个探测器上天之后大概只能活几天就“死”掉了。因为在外层空间有很强的宇宙射线会把它给打“死”了，所以我们就想办法给它穿上很厚的太空衣，因为中间一直推迟，

当时有几位老专家说：“你们太贪心了，本来就做一个事情就行了，结果你们想做三个事情——不仅想做“量子通信”，还想做量子隐形传态、量子纠缠分发。

结果非常万幸：本来我们说需要两三年能做成的实验，因为我们效率比原来提高十倍左右，结果花两三个月就把它做完了。

“墨子号”升空全球首发

在为全球首枚量子科学实验卫星命名的时候，潘建伟提议用“墨子”，不仅是源于欣赏兼爱、非攻的哲学思想，还因为墨子的科学理论。

由于“墨子号”卫星飞行的速度是每秒八公里，飞过中国上空需要五分钟，也就是说只有三百秒的时间可供对接，这对“墨子号”天地一地化实验系统的精度和速度提出了极高的要求。

潘建伟

比如说我们在月球上，你躲在某个角落点一根火柴，我地面的装置马上可以看到，光看到还不行，我还能看得特别清楚，因为如果我看不清楚，这个光收不进来或者很模糊，我就不知道这个光是从哪儿发出来的。用我这个装置去看木星的话，如果在木星周围正好浮着一辆汽车，那个汽车的牌照是可以看得清清楚楚的。

墨子号中有一个装置叫做量子纠缠发射机，我们可以看到量子纠缠源，真正上天之后，就一个小盒子，它每秒钟会产生几千万对小颗粒。其中一个光子发射到德令哈，另外一个光子就发射到丽江，然后在地面上有两个望远镜来接收，接收完之后来测相关的数据，然后做相关的实验。

从“墨子号”卫星研制到发射到四年多时间里，潘建伟团队遇到无数的困难，每一次困难都让他近乎绝望。

潘建伟

2007年的时候，我去美国跟我的导师蔡格林教授谈起“墨子号”，他说这个太难了，别人应该会用十五年来做这件事情，你第一步只要把量子保密通信做出来就行了。这是他给我一个比较诚恳的建议，但是我没有接受。同时他的老师，是MIT的一位教授，也是一位诺贝尔奖获得者，曾经说过要为了确保把这个实验做成，一定要保证这个实验的参数比你能够做成的要好上十倍。