我国量子通信和量子计算研究现在是什么水平？

　　很多人都打过保龄球，这个新游戏里面让保龄球通过两个狭缝，最终会在后面的屏幕上留下两个痕迹。

　　如果把保龄球缩小为一个电子，重新玩这个游戏。此时，一个非常奇怪的现象出现了。如视频最后所示，屏幕中会出现多条明暗相间纹。

　　量子“保龄球”实验结果

　　如下图所示，经典世界和量子世界形成了非常鲜明的对比。经典世界是我们都非常熟悉的，球打过去就是这样的结果。在量子世界，有点像孙悟空的分身术，球的两个分身可以一起经过左右两条缝隙。

　　左：经典世界 右：量子世界

　　这就是量子世界不同于经典世界的一个非常奇妙的特征，量子世界允许一个物体同时存在于多种状态。

　　量子计算主要就是依赖于这个特性。计算的基本单元是0和1，例如，我们可以用图中的红色和蓝色路线分别代表0和1。

　　量子世界

　　1个量子比特中，0和1两种状态同时存在;50个量子比特，有250种状态同时存在。这些状态同时输入一个函数，可以同时得出250种状态的结果，提供一种非常快速的并行计算方法。

　　但如果我们想看以下量子的保龄球到底是从左边(红色)还是右边(蓝色)过去的，此时，一个更加奇怪的现象出现了。

　　如果没有人观测，量子会从两边同时经过，一旦有人观测，这种量子现象就会消失，退化回到经典现象。

　　所以，量子的状态和其是否被测量相关。这种性质是量子保密通信原理的一个形象描述，就是说，一旦有人窃听量子通信的通道，他不可避免地会扰动、改变量子状态，从而使通信双方察觉，这样，在物理原理上保证了通信的安全性。

　　量子通信保密原理

　　量子的应用

　　很多人觉得这个听起来有点意思，但是似乎感受不到高冷的量子物理和我们生活的关系。其实，过去的一百多年，自量子力学发展以来，它所催生的各种技术已经彻底改变了我们的生活。

　　比如，我们今天使用的计算机、笔记本电脑、手机的芯片，其基本的计算单元是晶体管，就是基于量子力学中的能带理论发明的。

　　激光也来源于量子力学，我们使用的硬盘(巨磁阻)、硬盘，还有LED发光等，都依赖于量子力学。但是之前的这些量子技术，都是基于量子规律的宏观应用。

　　第一次量子革命

　　最近几十年，物理学发展到新的阶段，即使有百亿亿个光子，在实验室里可以精准地控制一个一个的光子、一个一个的原子。这些技术正在催生“第二次量子革命”的一些新技术，包括安全通信、超快计算、精密测量等技术。

　　第二次量子革命

　　我国量子技术的发展

　　改革开放40年，很多方面发生了翻天覆地的变化。回顾过去会对这种变化有更加深切的感受。我们把时间轴拨回1996年，当时，我的导师潘建伟老师刚去奥地利留学。

　　有一天，他兴冲冲地去找他的导师安东·塞林格，说自己通过计算发现了一个有趣的理论方案。讲完这个方案后，安东问他有没有听说过“量子隐形传态”，潘老师说不知道。

　　左：Anton Zeilinger 右：潘建伟

　　由于当时互联网水平的限制和国际期刊在国内的普及程度不够，在不知道1993年Bennett等人的PRL文章情况下，潘建伟就重新独立推导出了量子隐形传态，这是量子信息中的一个核心方案。

　　从到达因斯布鲁克的第一天开始，导师安东就问潘建伟的留学梦想是什么，他回答说：“要在中国建立一个世界一流的量子实验室”。