张雪松

北京时间2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星——“墨子号”发射升空。2016年8月17日11时56分，中国遥感卫星地面站密云站成功跟踪、接收到了“墨子号”的首轨数据，人类首次实现卫星和地面之间的量子通信。这不仅是量子通信研究走向实用化的标志，也是我国在量子通信领域后来居上的里程碑。

奇妙的量子纠缠

量子力学和相对论是现代理论物理学的两个根基。众所周知，爱因斯坦是相对论的创始人，但鲜为人知的是，他也是量子力学的先驱。随着量子力学的发展，爱因斯坦发现，在量子世界中，处于纠缠态的两个粒子，无论其相距多远，都存在某种神秘的“心电感应”，一个粒子的状态发生改变之后，另一个粒子的状态瞬间也会发生相应的变化，这就是奇妙的量子纠缠效应。但相对论的相关理论同时也表明，物体运动或是信息传递是无法超越光速的，那么这两个量子又是如何建立通信的呢？

量子纠缠的奇异性不仅在于它超越了空间，同时让人疑惑的还有它的不确定性。这好比两个黑箱中存放着一对既黑又白的“黑白球”，同常见的非黑即白的情况不同，打开黑箱的瞬间会随机出现黑球或白球。这种不确定性加上奇异的超距作用，让爱因斯坦这样的大科学家也开始怀疑起量子力学的科学性。

不过，经过科学家多年的验证，这种幽灵般的纠缠效应确实是存在的。……