量子四重奏：量子论、量子力学、量子纠缠、量子通信

量子论一般是指旧量子论，最早由普朗克在解释黑体辐射时引入的最小能量单位，后来被爱因斯坦通过对光量子化解释光电效应后一步步发展起来的，在早期量子论中，爱因斯坦是主要的研究者之一，所以爱因斯坦是量子论的主要奠基人。现在一般把普朗克、爱因斯坦等人发展起来的经典量子论称为旧量子论，以区分玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克等人发展起来的量子力学。

年轻时帅得不要不要的普朗克

量子力学是在研究双缝干涉实验时发现的诡异现象所提出的一套反常识的微观力学。里面产生一系列与常识相悖的现象，以致量子论的奠基人爱因斯坦等人都拒绝接受。特别是海森堡提出不确定性原理，剥夺了爱因斯坦一贯信奉的决定论。更有趣的是量子力学的主要奠基人——波动力学的创立者薛定谔也拒绝接受不确定性原理。薛定谔提出的波动力学能完美描述微观粒子在被测量前的行为，但是一旦发生测量，波动力学好像就失效了。然后海森堡提出的矩阵力学又完美接棒解释了测量后的粒子行为。然而矩阵力学却又解释不了测量前的状态，这就尴尬了_(:D)∠)_玻尔为代表的哥本哈根学派唯有提出一个波函数坍缩的过程来连接两套力学，并利用互补原理解释两套力学为什么不能同时发挥作用。最后玻恩证明两套力学是等价的。这种强行拼凑爱因斯坦当然是不卖账了，连“被拼凑”的薛定谔也不卖账，两人先后提出EPR佯谬和薛定谔的猫来给哥本哈根学派的量子力学致命一击，结果就引出了第三个玩意——量子纠缠。

最佳辩友玻尔和爱因斯坦

量子纠缠源自爱因斯坦、波多尔斯基、罗森共同提出的EPR佯谬，据说原始论文里的描述相当复杂，一般人看不懂_(:D)∠)_幸好我们有万能的科普，把它简化到小学生都看得懂的的样子。简化版是：当用特殊的方式产生一对互相纠缠的量子对，根据哥本哈根诠释，它们的状态在被测量前是不确定的，如果把这对纠缠量子对分离开一光年远，然后测量其中一个，再次根据哥本哈根诠释，它会马上随机坍缩为一个确定的量子态，而由于纠缠量子对符合某种守恒定律，另一个未知的量子态就会同时被确定，也就是说另一个粒子也同时坍缩了。那么问题来了，那飘到一光年外的另一个粒子是怎么知道该坍缩到哪个量子态的呢？在爱因斯坦看来，这就需要那个被测量的粒子把自己随机坍缩到的量子态告知飘到一光年外的另一个粒子，这就需要在两个粒子间传递信息了，然而根据狭义相对论，信息传递是不能超过光速的，那么另一个粒子就得等一年后才能知道该如何坍缩。然而根据守恒定律它又必须马上坍缩_(:D)∠)_这就很尴尬了。。。当然万能的玻尔是不服输的，很快他就找到了解决方案：纠缠的量子对是一个整体，在测量前不能把它视作两个不同的个体，测量导致波函数坍缩后它们才成为两个个体 。这解释相当野蛮，爱因斯坦当然不服了，不过也没法说啥了。。。

后来的事大家都知道了，科学家设计了一个称为贝尔实验来验证了量子纠缠，量子力学是对的，爱因斯坦错了。但注意，是量子力学是对的，也就是纠缠量子对确实是随机坍缩的，也确实是超过光速传递信息的速度坍缩的。但没证明玻尔的野蛮解释是对的╮(╯_╰)╭

量子纠缠

最后是量子通信。这主要也是基于前面提到的那个测量前的不确定状态，也就是量子力学里的叠加态。而量子通信并不是像很多人理解的那样通过量子纠缠实现超光速通信，这条路在理论上是行不通的，目前的量子通信主要还是用于加密方面，由于量子测量坍缩的随机性，通过巧妙的方法就可以实现加密通信，这方面的方案有好几种，比如我国墨子号所用的是BB84协议，这个早在80年代就提出了，有些人认为量子加密通信是潘建伟忽悠人，实际上这方案早就有了，潘建伟只是把它做出来，并且做到天上去了O(∩_∩)O~而这个加密方案并没有使用量子纠缠。另一个保密通信方式是反事实通信，这是反其道而行利用量子芝诺效应实现的。

墨子号量子实验卫星

量子通信和光沿直线传播什么关系？光沿直线传播能启发量子通信吗

（量子通信和光沿直线传播有什么关系？为什么说光沿直线传播启发了量子通信？）

有人提出以上这个问题，并且说他在央视上看到潘建伟教授说：“墨子解释了光沿直线传播，从而启发了他发明量子通信。”并问两者之间有没有科学上的联系？

目前网络上有很多人对量子通信技术进行攻击，说量子通信是骗人的，更本不可能实现瞬间传递信息。其实这这些人都是对量子通信有所误解，他们看到“量子通信”这几个字就想到了量子纠缠，然后就想当然的认为量子通信就是利用量子纠缠的特性来实现信息上的瞬间传递。其实根本就不是这样。

提问者所说的那个电视节目我没有看过，也就无法确定潘教授是如何说的。但我想他不是要表达量子通信和光的直线传播有什么直接的联系，受到某方面的启发倒是有可能。

量子纠缠和光的直线传播没有本质上的关系，光线传播，两端之间必须有一个传递过程，如果中间被阻隔开，那另一端就收不到这个信息了。而两颗纠缠中的量子就不是这样，他们两者之间不需要传递任何的信息，也不管你有没有把他们两者之间隔开，它们都可以瞬间相互反应，无论相隔多远。就好像他们本就是一个整体，压根就不存在传递这个概念。

量子通信不是要用量子纠缠特性来瞬间传递信息，而量用量子的纠缠态来对信息进行加密传送。看清楚了吗，是对信息起到加密的作用，而不是传递信息。

量子通信是近20年发展起来的新型通信方式，它利用了量子纠缠效应对信息进行隐形传送，具有绝对的安全性。根据实验，两颗纠缠中的量子，无论它们相隔多远，一颗发生变化，另一颗也会瞬间发生对应的变化。量子通信的原理大致是这样的，提前构建一对纠缠态的粒子，把这对粒子分别放到通信的两端。将接收方未知量子态的粒子与发送方的粒子进行共同测量，收方的粒子就会瞬间发生坍塌，这个状态与发送方的粒子坍塌后的状态是对应的，再把测量的信息通过经典信道传送给接收方，接收方根据接收到的信息对坍塌的粒子进行逆转变换，就可以得到与发送方完全相同的未知量子态。量子通信绝对不会“泄密”，因为量子加密的密钥是完全随机的，就算被窃取者得到也无法获得正确的密钥，根本无法破解信息。而且分别在通信双方具有纠缠态的两个粒子，其中一个量子态发生变化，另外一方的量子态就会立刻相应变化，根据量子理论，任何宏观的观察和干扰都会立刻引发量子态的坍塌，窃取者得到的信息也是已经破坏了没用的信。所以量子通信是绝对安全的通讯方式。

总之我个人觉得量子通信和你说的光沿直线传播没有什么关系，量子通信主要是体现在安全性上。

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