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非常巨大的贡献。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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