在世界物理學發展史上，曾出現許多與經典物理學相悖的實驗，而其中最具代表性的就是“邁克爾遜-莫雷實驗”和“黑體輻射”，前者誕生了大名鼎鼎的“相對論”，而後者催生了如今吸引眾多物理學家以及愛好者探索的“量子論”。量子領域有多迷人？從我國中科院量子資訊與量子科技創新研究院院長潘建偉一句“朝聞道，夕死可矣”就能看得出來。而最近訊息顯示，潘建偉院士團隊在量子領域的研究似乎取得了巨大進展。

圖為量子

據近日中國科學院官網以及國際性媒體《自然》雜誌的文章，我國潘建偉團隊聯合英國牛津大學教授Artur Ekert，中科院院士、中科院上海技術物理研究所研究員王建宇團隊，中科院微小衛星創新研究院，中科院光電技術研究所等相關團隊，利用“墨子號”量子科學實驗衛星，在國際上首次實現了基於糾纏的千公里級量子金鑰分發。這項成果意義有多重大？

圖為新聞截圖

正如潘建偉院士所說，量子通訊提供了一種原理上無條件的安全通訊方式，並且在物理原理上，可以確保即使衛星被他方控制，仍然可以實現安全的量子通訊。但是量子通訊是怎麼做到如此安全的呢？

圖為潘建偉

提前宣告，由於量子領域實在太過高深，因此筆者只以自己有限的知識進行解釋，如有錯誤希望讀者朋友們在評論區指出。好，言歸正傳，首先我們先簡單瞭解一下量子糾纏。量子糾纏就是指兩個具備糾纏關係的粒子，不論將這兩個粒子分開到多遠的距離，當其中一個粒子的量子態發生改變時，遠在天邊的另一個粒子的量子態也會發生相應的改變。由於違背經典物理學規律，這也被愛因斯坦稱為“鬼魅的超距作用”。由於這種神奇的糾纏作用，量子領域剛被踏足時便有人想過是否可以應用到通訊方面。

顯然，量子領域在通訊方面大有可為，而這也是各國物理學家在量子領域主要研究的方向，而量子通訊最大的好處就是安全性極高。筆者認為，量子通訊之所以安全，就是因為量子的不確定性和糾纏性，量子通訊的本質也許可以簡化成接收者與發射資訊者同時觀測有糾纏關係的兩個“量子”，我們將發射者的量子稱為A，接受者為B，發射者可以按照自己想要傳送的資訊來改變A量子態，由於量子糾纏的存在，B的量子態也會發生相應改變，而這種量子態的改變可以透過事先準備好的量子金鑰進行破譯，如果別人想要截獲這段資訊，必須在擁有量子金鑰的同時在發射資訊時對B的量子態進行觀測，這顯然是極難的，因為量子通訊的另一個安全性就是很容易發現竊聽者，所以即便對方同時做到了這兩點苛刻的要求，發射方也可以停止傳送資訊或者傳送錯誤資訊。量子通訊不論是軍用還是民用都很有意義，此前這方面最大的難題就是遠距離量子金鑰的傳送，而如今，在潘建偉院士等科學家的努力下，我國可以利用“墨子號”為中繼，在自由空間通道中實現7600公里的洲際量子通訊，當然，這只是理論上有極大可能，要實際運用仍然需要時間。

其實除了量子通訊以外，我國在量子領域還有另一項成就，那就是量子雷達。我國早在16年的時候就成功研製出基於單光子檢測的量子雷達系統，處於國際先進水平。而量子雷達一旦實際運用到國防上，那麼現階段的隱身戰機，不論是哪一款都將無所遁形，因此也有人稱“量子雷達”為真正的“火眼金睛”，當然，在量子雷達方面我國還處在實驗研究階段，其他國家也未有投入實裝，但是可以想象到，量子雷達一旦問世，那擁有該雷達的軍隊無疑在制空權的爭奪上將取得絕對優勢。

總而言之，量子確實是一個令人著迷而且具有無限可能的領域，預計隨著物理學的發展，將會有更多的潛能被挖掘出來，我們可以繼續期待下去。

圖為潘建偉