科普：量子理论

为了说清楚以上的阐述，我们有必要了解一下量子理论。网上都可查，所以大家根本就不需要去记笔记。最好玩儿的一个状态就是“量子纠缠”的状态，我念给大家听，你只要优哉游哉地用耳朵听就最好了，我们耳根比眼根还要利，这是我们东方人的特点。

“根据实验验证，具有纠缠态的两个粒子，无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化，这是最重要的特性。”我再念一遍，大家慢慢去体会。“具有纠缠态的两个粒子（什么叫纠缠态一会儿我们解释，成对儿的两个粒子），无论相距多远（大家要注意这个！时空对它来讲没有限制。说我们现在在这儿讲，出了讲堂，人听不着，北京市内的，站在天安门上的，根本就听不着，除非有现场直播，我们才能够看到；可是对于具有纠缠态的粒子，无论有多远，换句话说，在宇宙的另外一个深处，假如说那个粒子跟我具有纠缠态，我现在有一个变化，它那里立即感知。这个能理解吗？），只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化。”如果你读过爱因斯坦的广义相对论或者其他宇宙学的科普文章，会对“同时”这个概念发生疑惑，就是是不是会存在“同时”，会有一个另外的解释，“同时的相对性”，我们只是理解，非常快，几乎不需要时间，我这头一想，那一头马上就感知。

利用这个特性实现光量子通信的过程如下：事先构建一对具有纠缠态的粒子，将两个粒子分别放在通信双方，将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量，则接收方的粒子瞬间发生坍塌，坍塌为某种状态，这个状态与发送方的粒子坍塌后的状态是对称的。对称是非常关键的，因为它具有纠缠态。实在想不明白纠缠态，你想象一下阴阳鱼行不行？那两个是纠缠态，只不过它在一块儿。现在是这两个粒子有纠缠态，它要分离了。

将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方（也就是我们现在所使用的通信方式），接收方根据接收到的信息对坍塌的粒子进行幺正变换（相当于逆转变换），即可得到与发送方完全相同的未知量子态。怎么恢复呢？如果理解现在物理通信的，那个信号，我这样用声音对着它说，经过信号传输，那里又还原成声音，放出来大伙一听，这能理解。但是一换成所谓的什么光量子，又有点二乎是不是？很简单，道理几乎是一样的。我们也不需要像物理学家那样去证明它，理解这件事情就可以。

它的安全性，量子科学家用了这一个词，就是“绝对”。量子通信绝不会泄密！你就会想，这是未来整个世界要争夺的一个领域。“绝对不会泄密”什么意思？应用到军事上，不必再担心密码被破译。你看一看“二战”，因为破译了一个密码导致军事重大失败或胜利的例子，你就知道这有多么重要！生死的重要！

其一，体现在量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥，因此无法破解信息。就是那个钥匙，你拿到了它都不好用。

其二，分别在通信双方手中具有纠缠态的两个粒子，其中一个粒子的量子态发生变化，另外一方的量子态就会随之立刻变化，并且根据量子理论，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起坍塌。因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏，并非原有的信息。提醒大家注意！你窃取它，你就是干扰者，你只要一介入，得到的就不是人家传输的那个东西。

这里面列的数字就说明这个传输有多么高效。被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态，即同时代表多个状态。这对我们来讲，大家一定要注意理解，尤其是打过禅七的，我昨天听少谷主说她已经打过好几次禅七了，打过禅七的人，脑子里要有一个想法。

“同时代表多个状态”是怎么实现的？例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字，7个这样的量子态可以同时表示128个状态或128个数字，所以它们传输一次就相当于经典通信方式的128次。

“同时存在”怎么实现的？有一个“薛定谔猫”来帮助理解。就等于举一个例子，把一只猫放到一个有毒物的盒子中，然后将盒子盖上，过了一会儿问这个猫是死了还是活着？大家有没有一个自己的答案？量子物理学的答案是：既是死的也是活的。有人会说，打开盒子看一下不就知道了吗？问题是你打开盒子那一瞬间，你观察这个状态已经影响了它存在的状态，说的就是这件事情。这种死或者活的状态是人为观察的结果，也就是人的宏观干扰，使猫变成了死的或者活的了，并不是盒子盖着时的真实状态。微观粒子在不被“干扰”之前，就一直处于“死”和“活”两种状态的叠加，也可以说，它既是“0”也是“1”。

为什么物理学进入禅境？大家能知道吗？能知道我们把它插入进来对于理解经济学有什么作用吗？任何一个人提出他的经济学理论已经对现实有了干扰，他具有强大的话语权，他就会让世界按照他的想法去发展；我对未来非常有信心，那么国家经济就按照我想的非常有信心的状态去发展；有些人就极度地悲观，这个现实就极度悲观地发展下去，是不是听明白了？所以信心比黄金还宝贵！为什么世间只有我们自己？我们管理好自己就可以了！你决定着你世界的现象嘛。就是霍金说的，你即使在果壳里你也是你的宇宙之王。我们就要找这个做主的心性之王。这是量子力学给我们的解释，“方生方死，方死方生”。中国古代的这种表达方法和现在量子力学给我们解释的“同时是活着也是死的”有什么区别吗？有哇，一个是汉语，一个是古代语，一个是西方的英语，另外一个是现代的物理学表达，就这么个区别！

“方生方死，方死方生”，到底是生还是死？同时既生又死。所以物理学家，尤其是量子物理学家都是大禅师。这是我们当下所谓科学世界观的一个巨大的改变，它来源于1982年法国的一个物理学家，他的小组完成了一项实验，证实了微观粒子量子纠缠现象确实存在。实验证明的，那你说这个科学家的小组是不是干扰了这个实验？我们现在不需要在物理现象上追问下去，我们先看他的叙述：这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大冲击。从笛卡尔、伽利略、牛顿以来，西方主流思想认为，宇宙的组成部分相互独立，它们之间的相互作用受到时空的限制。量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵——超距作用的存在（超越距离的存在），任何两种物质之间，不管距离多远都有可能相互影响，不受四维时空的约束，是非局域的，宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。当我们看到所谓的科学文献或者科普文章这么介绍的时候，我们才感觉到中华先祖有多么伟大！他们只是通过自己的身体，证到了这个世界的核心，打开了那个秘密。

随后是1993年，美国的一位科学家提出了量子通信的概念，由量子态携带信息的通信方式，利用光子等基本粒子的纠缠原理，实现保密通信过程。这一通信概念的提出，使爱因斯坦的幽灵——量子纠缠效应真正开始发挥威力。1993年，在贝内特提出通信概念以后，六位来自不同国家的科学家基于量子纠缠理论，提出利用经典和量子相结合的方法，实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。这个隐形传态不仅在物理学领域对人们认识和揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

这是要跟大家提示的，中国人在这方面做出了原创性的、杰出的贡献，1997年就实现了。在奥地利留学的中国青年学者潘建伟（大家一定要记住这个名字），前一段时间，中央电视台有什么大国实验室呀、大国工匠那一系列的栏目，我记得他是在大国实验室里面第二个出场介绍的。潘建伟教授首次实现了未知量子态的远程传输。这意味着什么？世界上第一次的事情会被授予什么奖？诺贝尔物理学奖。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子本身并不被传输。这也就意味着一旦量子通信变成了我们实际上通信的方式，那么物理学奖里面添上一个姓潘的中国人的名字，那只是一个时间的问题。因为基础物理学从提出理论到实验，一直到应用被证实，可以颁发诺贝尔奖，整个所需要的一切程序就完成了。