遗憾！中国科学家错失今年诺贝尔物理学奖，中国在量子通讯领域有多牛？
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【遗憾！中国科学家错失今年诺贝尔物理学奖，中国在量子通讯领域有多牛？】2022年的诺贝尔物理学奖在10月4日正式揭晓了 。 今年的诺贝尔物理学奖被授予给了法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽、奥地利量子论物理学家安东·蔡林格 ， 以表彰他们在量子纠缠上的贡献 。 很遗憾 ， 今年的诺贝尔物理学奖没有授予给中国的科学家 ， 但其实中国科学家在该领域做出了巨大的贡献 。 某种意义上讲 ， 正是中国在该领域的成就 ， 推动了量子纠缠在今年获得诺奖 。
什么是量子纠缠呢？在原子尺度甚至更小尺度下 ， 微观世界的运行规律和我们宏观世界非常不一样 ， 那个世界的物理现象有时连爱因斯坦都觉得不可思议 。 量子纠缠无疑是其中最令人觉得不可思议的现象 。
让我们尝试用最通俗的语言来介绍一下什么是量子纠缠吧 。 假如房间里有一只红苹果 ， 当我们站在房间里看这只苹果的时候 ， 它是红色的 。 如果我们走出房间后 ， 这只苹果还是红色的吗？毫无疑问 ， 在我们所熟悉的世界里 ， 这只苹果仍然会是红色的 ， 它并不会因为旁边是否有人在观察它而改变颜色 。
但在量子世界里 ， 一个物体的状态却会因为是否有人观测而发生改变 。 简单来说 ， 就是这只红苹果在有人看的时候是红色的 ， 而在没人看的时候它就会突然变绿 。 这真的是太奇妙了 。
在量子世界里 ， 更奇妙的现象还不止于此 。 假如我有一只红苹果和一只绿苹果 ， 当这两只苹果处于量子纠缠的状态之后 ， 一只苹果的颜色改变 ， 会使得另一只苹果的颜色也发生改变 。 例如我如果让一只红苹果变绿之后 ， 另一只处于量子纠缠状态的青苹果 ， 就仿佛有了心灵感应 ， 也会瞬间变红 。 更专业的说法是 ， 对于一对处于量子纠缠状态的粒子 ， 一个粒子状态的改变 ， 会瞬间导致另一个粒子的状态改变 。
令爱因斯坦都觉得不可思议的是 ， 即使两个苹果相距十万八千里 ， 只要它们仍然处于量子纠缠状态 ， 其中一个苹果变色 ， 另一个苹果也会在瞬间变色 。 两个苹果的变色是在同一时间瞬间完成的 。 这种神奇的现象就是量子纠缠 。
量子纠缠有什么用呢？它最大的用途就是可以用来传递信息 。 比如说 ， 如果我在火星上放一只绿苹果 ， 地球上放一只红苹果 。 只要我们将地球上的红苹果变绿 ， 那么火星人就能瞬间看到绿苹果变红 ， 于是就能接收到来自我们地球的信号了 。
用量子纠缠原理来传递信息有两个厉害之处：第一 ， 无论两个苹果相隔多远 ， 信息的传递都是在瞬间完成的 ， 速度非常快 ， 这是我们未来进行星际通讯的最佳方式；第二 ， 由于信息传递过程中没有物质的传递 ， 所以量子通信理论上来讲是永远不会被截获的 ， 保密性极高 ， 其军事价值自然不言而喻 。
虽然量子通讯十分诱人 ， 但其实现条件异常苛刻 ， 其最核心的问题就是如何能让两只苹果即使相距很远 ， 仍然能处于量子纠缠的状态 。 过往国外关于量子通讯的研究一直都只是小打小闹 ， 能够实现几公里的通讯距离都是巨大的科学进展了 。 说句不好听的 ， 几公里的通讯距离都够干些啥啊！
因此尽管量子通信的概念被提出了几十年 ， 但量子纠缠到底能不能真正实现远距离通信 ， 学术界也一直吃不准 ， 所以诺贝尔奖也一直不敢颁发给该领域 。 量子通信真正要走向应用 ， 还得靠中国人 。
说起量子通信的实际应用 ， 绕不开一个中国科学家——潘建伟院士 。 潘建伟院士是本次诺奖得主安东·蔡林格的学生 。 潘建伟院士一直致力于将量子纠缠应用于真正的通信 。 2005年 ， 潘建伟院士就成功利用量子纠缠实现了13公里的通信 。 2016年 ， 在潘建伟院士的主持下 ， 中国发射了世界上第一颗量子通信卫星——墨子号 。
经过了多年的努力 ， 2022年5月 ， 墨子号卫星首次实现了1200公里的通讯 。 这是人类历史上第一次将量子纠缠真正用于超远距离的通讯 ， 它彻底地证实了量子纠缠在通讯中应用的可能 ， 而潘建伟院士也一度被认为是诺奖的热门候选人 。
或许正是看到了量子通信在墨子号上的成功 ， 仅仅5个月后的今天 ， 诺贝尔物理学奖便颁发给了该领域 。 不过遗憾的是 ， 此前呼声很高的潘建伟院士却没能获奖 。 看到中国在量子通信领域取得的巨大成功之后 ， 欧美等发达国家也开始纷纷加大了对量子通信的支持力度 ， 但中国已经在该领域稳稳地走在了世界前列 。
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