本文首发于悦史君的微信公众号：历史这样说
文科生学物理，非常吃力；普通理科生学物理，比较吃力；理科尖子生学物理，很喜欢；而作为物理学里的高阶理论——量子力学，绝非一般理科尖子生能学！
量子力学被认为是一种接近神的理论，虽然近年来被广泛应用到高科技领域，甚至覆盖到一些日常生活中，以至于出现“遇事不决，量子力学”的调侃，但量子力学仍然以它的高深莫测，令大部分人望而却步。
中国的量子力学研究，一直处于世界顶级水平，不了解量子力学，显然会错过对国家重大发展的认识，笔者最近看了一本科普漫画《奇妙量子世界》，由中国科学院院士潘建伟发起、中国科学技术大学主办的墨子沙龙执笔，保证了知识的权威性，而Sheldon科学漫画工作室用浅显幽默的方式表现出来，则足以让普通人一窥量子力学神秘面纱背后的魅力。
一 贝尔实验，将爱因斯坦请下神坛
阿尔伯特·爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家之一，虽然他的理论研究，大部分人处于看不懂的状态，但狭义相对论和广义相对论的大名，想必人人都听说过。
其实，量子力学的创立，也有爱因斯坦的功劳，但爱因斯坦对量子力学的一个判断，即量子力学并不存在真正的随机，其背后有着不为人知的“局域隐变量”，从提出来开始，就遭到了挑战。
与爱因斯坦针锋相对的，是量子力学的另一位大佬尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔，玻尔认为，世界上不存在“局域隐变量”，量子力学的随机是任何手段都无法操纵的真随机。
两人谁也说服不了谁，直到1955年爱因斯坦去世，也没有一个结果。
1964年，物理学家约翰·贝尔提出一种用实验检查量子随机性的方法，如果爱因斯坦说的对，那么测量结果就会满足一个不等式，叫做贝尔不等式，能够检验贝尔不等式的实验，就叫作贝尔实验。
从1982年开始，世界各地的物理学家酒在各种贝尔实验中发现，贝尔不等式可以不成立，也就是说，爱因斯坦很可能是错的。
不过，一些严谨的物理学家指出，这些贝尔实验都存在至少一个漏洞，叫做“随机性漏洞”。
于是，2016年11月，西班牙光子科学研究所等全球12家科研机构联合起来，以“大贝尔实验”为主题，从全球各地招募了10万人，来检验爱因斯坦的对错。
中国科学技术大学的潘建伟教授和张强教授是大贝尔实验亚洲区负责人，他们得出的实验结果跟其他地方一样，都不支持爱因斯坦的判断，也就是说，不存在所谓的“局域隐变量”。
但是，这也不能证明爱因斯坦错了，因为大贝尔实验也存在一个漏洞，叫作“局域性漏洞”。
除此之外，还有一个跟随机数源有关的漏洞，叫作“自由选择漏洞”。
2018年8月，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事张强、马雄峰等与中科院上海微系统所、日本ntt基础科学实验室合作，在新一轮的贝尔实验中，他们将随机数源没有相互勾结的时间点，倒推到了11年前。
这下，所有的漏洞都补上了，爱因斯坦确实错了。
在这场层层递进的实验过程中，中国科学家发挥了非常重要的作用，而这些高难度的实验，离不开“墨子号”量子卫星的强力支持。
二 “墨子号”量子卫星，专治各种不服
2016年8月，中国发射了一颗量子科学实验卫星——“墨子号”，各种高精尖的实验得以开展。
最经典的实验，就是上文提到的最新贝尔实验，证明爱因斯坦错了。
“墨子号”的任务，简单来说就是发射、接收光子，第一个实验任务是从卫星向地面发送量子密钥，科学家再从中挑选，找出真正需要的量子密钥。
“墨子号”和地面站之间隔了1200千米，在这样的距离上，传输效率比同等距离地面光纤信道高了一万亿亿倍！
中国科学家也从地面，向“墨子号”传送量子状态，也就是地星量子隐形传态实验，最远传送距离达到1400千米，并达到了较高的保真度，这也为未来远距离传送量子数据、发生量子纠缠、量子计算等奠定基础。
“墨子号”的实验原本只能在半夜进行，但在中国科学技术大学潘建伟教授等人的努力下，白天的量子密钥分发实验也取得了成功，这也为下一步构建量子通信卫星网络，打下了坚实的技术基础。
三 量子通信京沪干线，加速自主研发和制造
2017年，由中科院领导、中国科学技术大学作为项目建设主体承担，中国有线电视网络有限公司等单位协作建设的量子保密通信“京沪干线”顺利开通，这是世界上首条全长2000千米级别的、能够实现“天地一体化”的量子保密通信网络。
量子保密通信相比之前的保密系统，密级增长显著，能够更好地保护信息安全。
而量子保密通信“京沪干线”的建成，让中国在信息安全领域达到世界领先水平；同时吸引和培育了量子通信的制造业和服务业，其中上转换单光子探测器用的铌酸锂波导芯片、ghz高速量子网关、密钥管理机、光量子交换机等关键设备，都是由中国企业自主研发和制造的。
银监会、地方银监局和银行，开始尝试使用量子保密通信；毫不夸张地说，“墨子号”的发射和量子保密通信“京沪干线”的建成，标志着中国成为下一代信息技术的“领跑者”。
……
量子力学还有很多新奇，比如量子计算机、量子纠缠态、超低温下测量原子间作用力等，想要继续深入了解，笔者推荐这本《奇妙量子世界》，这是一本人人都能读懂的量子科普漫画书。
未来，量子应用将进入我们每个人的生活，现在读起来，领先一步吧！
作者：悦史君（资深媒体人，文史专家，作家，观止读书会发起人，书评人 微信公众号：历史这样说）
我是悦史君，2020我们一起努力！
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