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【摘 要】：在世界物理学发展史上，曾出现许多与经典物理学相悖的实验，而其中最具代表性的就是“迈克尔逊-莫雷实验”和“黑体辐射”，前者诞生了大名鼎鼎的“相对论”，而后者催生了如今

在世界物理学发展史上，曾出现许多与经典物理学相悖的实验，而其中最具代表性的就是“迈克尔逊-莫雷实验”和“黑体辐射”，前者诞生了大名鼎鼎的“相对论”，而后者催生了如今吸引众多物理学家以及爱好者探索的“量子论”。量子领域有多迷人？从我国中科院量子信息与量子科技创新研究院院长潘建伟一句“朝闻道，夕死可矣”就能看得出来。而最近消息显示，潘建伟院士团队在量子领域的研究似乎取得了巨大进展。

图为量子

据近日中国科学院官网以及国际性媒体《自然》杂志的文章，我国潘建伟团队联合英国牛津大学教授Artur Ekert，中科院院士、中科院上海技术物理研究所研究员王建宇团队，中科院微小卫星创新研究院，中科院光电技术研究所等相关团队，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次实现了基于纠缠的千公里级量子密钥分发。这项成果意义有多重大？

图为新闻截图

正如潘建伟院士所说，量子通信提供了一种原理上无条件的安全通信方式，并且在物理原理上，可以确保即使卫星被他方控制，仍然可以实现安全的量子通信。但是量子通信是怎么做到如此安全的呢？

图为潘建伟

提前声明，由于量子领域实在太过高深，因此笔者只以自己有限的知识进行解释，如有错误希望读者朋友们在评论区指出。好，言归正传，首先我们先简单了解一下量子纠缠。量子纠缠就是指两个具备纠缠关系的粒子，不论将这两个粒子分开到多远的距离，当其中一个粒子的量子态发生改变时，远在天边的另一个粒子的量子态也会发生相应的改变。由于违背经典物理学规律，这也被爱因斯坦称为“鬼魅的超距作用”。由于这种神奇的纠缠作用，量子领域刚被踏足时便有人想过是否可以应用到通信方面。

显然，量子领域在通信方面大有可为，而这也是各国物理学家在量子领域主要研究的方向，而量子通信最大的好处就是安全性极高。笔者认为，量子通信之所以安全，就是因为量子的不确定性和纠缠性，量子通信的本质也许可以简化成接收者与发射信息者同时观测有纠缠关系的两个“量子”，我们将发射者的量子称为A，接受者为B，发射者可以按照自己想要发送的信息来改变A量子态，由于量子纠缠的存在，B的量子态也会发生相应改变，而这种量子态的改变可以通过事先准备好的量子密钥进行破译，如果别人想要截获这段信息，必须在拥有量子密钥的同时在发射信息时对B的量子态进行观测，这显然是极难的，因为量子通信的另一个安全性就是很容易发现窃听者，所以即便对方同时做到了这两点苛刻的要求，发射方也可以停止发送信息或者发送错误信息。量子通信不论是军用还是民用都很有意义，此前这方面最大的难题就是远距离量子密钥的发送，而如今，在潘建伟院士等科学家的努力下，我国可以利用“墨子号”为中继，在自由空间信道中实现7600公里的洲际量子通信，当然，这只是理论上有极大可能，要实际运用仍然需要时间。

其实除了量子通信以外，我国在量子领域还有另一项成就，那就是量子雷达。我国早在16年的时候就成功研制出基于单光子检测的量子雷达系统，处于国际先进水平。而量子雷达一旦实际运用到国防上，那么现阶段的隐身战机，不论是哪一款都将无所遁形，因此也有人称“量子雷达”为真正的“火眼金睛”，当然，在量子雷达方面我国还处在实验研究阶段，其他国家也未有投入实装，但是可以想象到，量子雷达一旦问世，那拥有该雷达的军队无疑在制空权的争夺上将取得绝对优势。

总而言之，量子确实是一个令人着迷而且具有无限可能的领域，预计随着物理学的发展，将会有更多的潜能被挖掘出来，我们可以继续期待下去。

图为潘建伟

文章来源：《国际研究参考》 网址: http://www.gjyjck.cn/zonghexinwen/2021/0419/677.html