量子通訊是個什麼鬼？能用來打仗嗎？
一早就有朋友發信息告知，我國首顆量子通訊衛星已經於凌晨1時40分在酒泉衛星發射中心用長征二號火箭成功發射升空，命名為「墨子號」。得知喜訊精神大振，東升一個鯉魚倒栽蔥從床上爬了起來，提筆寫了這篇文章，熱烈祝賀的同時也對人類所有偉大的科學家表示崇高的敬意！
感興趣的朋友們很早就在群里討論過量子通訊，但是這個話題確實很小眾，只有理科生能沾點邊的在那閑扯，文科生幾乎一句話插不進，這篇文章就用文科生也能看懂的語言，簡單科普一下量子通訊的基本原理！
爭取讓認真看完這篇文章的朋友，再聽到有人跟你很「Niubility」的聊量子話題的時候，你可以用你從本文中獲得的知識裝比唬他，讓他再也不敢欺負你是文科生在你面前「吹」量子世界的牛！哈。
言歸正傳，我們要想了解量子世界，就要首先了解一下現代物理學的發展過程，才能更直觀的理解量子世界的奧秘：
一般人對身邊經歷的事都習以為常：天要下雨、人要吃飯，根本不會動腦子想為什麼，但是科學家們不一樣，他們總愛思考為什麼。
科學家們通過對天地萬物的觀察，把觀察到的現象進行總結，用邏輯推理的方法，客觀分析其中的運行奧秘，逐漸發現了宇宙的各種規律，這就是科學！
注意其中幾個關鍵詞：觀察、總結、邏輯方法、客觀分析，四要素缺一不可，這結論可是東升喝了兩罐黑牛死了無數腦細胞之後悟出來的真理，同學們一定要在閱讀本文之前，掌握這個理解科學的正確手段，否則對本文描述的現象只能是不著邊際、不在點上的疑惑。
現代物理學的起源，先是牛頓被樹上落下來的蘋果砸了頭（這是觀察），要是我們抓起來蘋果在衣服上擦擦就開始啃了，但是牛頓就思考了：為什麼蘋果會砸我的頭（這是對現象開始總結）？最後牛頓得到答案：可能是我的頭對蘋果有吸引力（這是基於符合邏輯基礎上的推理）！但是為什麼那麼多蘋果都往下砸而不是往天上飛？（再次觀察和總結）最後牛頓得出應該不是他的頭有吸引力，而是腳下的地球對蘋果有吸引力（得到客觀結果，四要素缺一不可！）！
然後牛頓就發現了萬有引力定律，揭示了宇宙中只要有質量的萬物，都互相存在一個吸引力！從此牛頓統治了我們的現實世界！奠定了現代物理學的基礎。
後來就是愛因斯坦的閃亮登場，他觀察到在物體超速運動的時候，不再遵守牛頓力學的統治，而是遵守一種全新的物理規律，愛因斯坦就總結出來了相對論，統治了宏觀世界！
波爾作為後學者，在對微小粒子進行研究的時候，發現了電子、光子等微小粒子不但不遵守牛頓力學，它們也不遵守相對論的統治，而是一種全新的物理規律！總結之後發現了「量子力學」，從此波爾統治了微觀世界！
愛因斯坦一開始得知這個理論的時候，認為完全就是胡扯嘛！他隨手就寫了個方程說：波爾你小子過來，我保證不打死你，睜大你的鈦合金牛眼自己看，根據你的理論推導出來的方程，結果是兩個光量子可以跨時空交流，中間不需要時間，這完全、根本不符合人類的邏輯嘛！
因為根據波爾的量子理論，兩個互為疊加態的粒子，在改變其中一個粒子的狀態的時候，另一個粒子的狀態也會同時改變，中間不存在時間和空間的限制。
比如科學家製造出兩個同樣的粒子：一個左旋，一個右旋，把這兩個粒子分開相隔一公里之後，只要把其中一個粒子改為右旋，那麼另一個粒子就會同時變成左旋，中間不需要任何時間也不需要任何介質！
這就是傳說中的「量子糾纏」。
波爾拿到愛因斯坦的方程也是一頭霧水，差點開始懷疑人生，就開始做實驗，最後得出驚人結論：這沒轍了，現實世界確實存在量子糾纏！
幾經驗證，愛因斯坦根據波爾理論推導出的超光速邏輯關係確實存在於本宇宙！這下輪到愛因斯坦開始懷疑人生了，所以愛因斯坦的後半生都在研究佛教。
注意：這個概念不是指量子糾纏的超光速能推翻相對論的「宇宙中不存在超光速」，它的意思是宇宙中存在一種超光速邏輯關係，而不是真正意義上的物體能超光速。
也就是說，宇宙中存在一種不需要通過任何媒介不需要任何時間就能傳播的「超光速邏輯」！
講到這裡同學們可能更迷糊了，越看越無法理解量子世界，如果真的是這樣那麼恭喜你，你終於「懂了」，因為量子理論本身就是如此，它超出了人類邏輯認知，就連量子理論的發明者波爾也弄不懂它，量子概念只能描述，人類無法解釋或者嘗試理解。
按照波爾的原話來解釋就是：如果有人沒有被量子理論搞糊塗，那他就是還沒入門；如果有人說他完全理解了量子理論，那他百分百在吹牛不用理他。
我們人類交流最早的時候靠吼，再後來就是無線電，再後來還有更多的厲害通訊手段，但是它們無論用聲音也好、光波也好、無線電波也好，所有通訊都需要一種介質來傳播，而量子通訊，通過量子糾纏形成信號，不需要任何介質也不需要時間就能傳播，「同時」能在發射端和接收端收發信號！
而且最重要的是，在量子通訊的「過程」中（不是傳輸糾纏態量子的過程），沒有傳播介質也無需時間，也就是說其實根本無需「通訊過程」，那麼理論上就無法竊聽，所以這種通訊根本不需要加密，如果有人真想監測發射端的粒子狀態，那麼這個粒子就會瞬間坍塌，接收端和發出端都會第一時間知道該通訊受到了監聽。
我國的量子通訊衛星的概念就是以此為目的展開的研究，最終實現從地面上發射處於糾纏態的激光到衛星，衛星接收到之後，只要地面上改變糾纏態激光的其中一束，那麼衛星上收到的激光也會同時改變！
有同學可能更迷惑了，那不是還是用的激光傳播的信號？
這個迷惑到可以解釋：激光的作用只是把處於糾纏態的兩個光子從地面分離到衛星，真正通訊的時候是處於糾纏態的光子產生變化，這個變化不需要時間。
追問：那監聽這束激光不一樣能破解你要傳遞的訊息？
答案：激光束並不包含任何訊息，打比方來說：激光傳過去的只是一把鑰匙（就是剛才說的糾纏態的光子），當地面和衛星都拿到這把鑰匙之後，只要地面打開某個箱子，衛星也會同時打開同一個箱子，注意是同一個箱子！這個過程不需要時間，而箱子裡面才是真正的訊息，所以監聽這把「鑰匙」沒有意義。
量子通訊還只是初級研究階段，離投入使用還有很遠很遠的距離，這次衛星也不是真正意義上的量子通訊衛星，而是驗證量子糾纏的實驗星，同時進「行星地高速密鑰分發」等相關驗證實驗，為將來真正的量子通信打下基礎。不過筆者相信，科學的發展速度不是線性而是指數形式的，因此我們現在認為很遠的距離，也可能人類很快就能實現！
筆者也相信這次實驗肯定能成功，因為地面上我們已經傳了100公里遠了，最遠距離是外國科學家傳了140公里。
當然，那是第二代量子通訊的內容了，如果我們在激光傳輸糾纏態量子這一層面上取得了成功，也能實現第一代量子通訊，暢想一下未來：我們可以在太空發射中繼衛星，用來全球傳遞量子訊號，在地面鋪設光纖傳輸線路，打通每一個節點，率先建立全球量子通訊系統，這個領先，那將是跨時代性質的，最終能淘汰所有現階段人類的通訊手段。
而且，這在軍事層面的意義非常重大，就是剛才說的，其傳輸訊息根本無法監聽，即便是有人完美克隆，對糾纏態量子產生的影響也會導致量子的坍塌，所以戰時如果能通過量子通訊傳遞訊息，將是無法被敵軍破譯的。
加密性不再多說，量子通訊的即時性前景也非常令人期待：軍事用途方面，無人機的實時操控完全可以實現未來戰爭的無人化！我們坐在戰鬥指揮部就能即時操作各種戰機、各種坦克、各種戰鬥設備，而沒有任何延時！到時候戰爭真的變成了電子遊戲。
人類如此熱衷於電子遊戲，很可能也是源自於這種「未來的記憶」，或者是造物主早就在我們基因里寫好的內容。
民用方面，即時無人駕駛讓我們在家裡就能駕車出遊，即時轉播讓我們看電視轉播的時候全是真正的同步畫面而不是延遲幾秒。
哈，當然，前提是只有你自己會這個方法才行。
寫到這裡可以結束了，同學們看完之後完全可以作為業內專家去跟人聊量子通訊了，保證你絕不露怯，進一步的暢想同學們可以到群里閑聊。
我們身處的世界，是長寬高決定的三維世界，隨著時間的流逝，我們感覺到萬事萬物的變化，這是我們認識世界，理解世界的基礎！
但是，如果有高維時空存在的話，那麼高維時空的物體，就不是我們能理解的了！
一對互相糾纏的量子，很可能在高維世界就是同一個粒子！如下圖：
（請不要被東升的繪畫技術所傾倒）
如圖所示，我們在三維世界觀察到的兩個相互糾纏的粒子，在高維世界存在一個「本尊」，我們通過「量子觀察」的手段改變了其中一個粒子甲的話，那麼它的本尊也會隨之改變，這就造成另一個粒子乙也會隨之改變，因為它們兩個本身就是同一個「本尊」在三維世界上的投影，這就解釋了為什麼粒子之間的邏輯關係傳遞起來不需要第四維的變化：時間。
如果無法理解的話，那麼繼續看下圖：
（我覺得那條魚畫的還行！）
如圖，桌子上有個魚缸，小人甲觀察魚的時候看到的是魚頭，他認為魚就是魚頭的樣子，小人乙觀察的時候看到的是魚尾，他認為魚就是魚尾的樣子，這時候如果魚做了個一百八十度的華麗轉身，那麼小人甲看到的魚就變成了魚尾，小人乙在小人甲看到魚尾的瞬間就看到了魚頭，而不是看到魚尾「慢慢的」變成了魚頭。
這裡的「魚頭」和「魚尾」就是互相糾纏的兩個量子，他們在高維時空其實是同一條魚！是同一條魚的兩個角度而已！
有同學問我們為什麼看不到那個「本尊」？或者說看不到整條魚？
首先，我們存在的現實，所有物質都存在於三維世界，因此我們無法看到任何高維世界的東西，就像剛才那張紙上的小人，他存在於二維世界所以他永遠看不到紙外面的東西一樣，即便你距離這張紙哪怕只有半毫米的距離，他也看不到你！
我們在三維時空中，只能看到魚頭或者轉過去在看到魚尾，我們永遠不可能同時看到魚頭和魚尾，但是，高維時空的人卻能同時看到魚頭和魚尾！就像剛才的那幅畫，你也能同時看到二維平面裡面的魚頭和魚尾一個道理。
這些分析是以現代理論物理學的時空概念為基礎，對量子糾纏的另類解讀，但是遠遠不夠。現在的問題是，我們真的看不見高維物體么？東升給出的答案比科學家們樂觀：
剛才說了，我們距離紙面哪怕只有一毫米，紙面上面的小人也看不到我們！但是，這裡必須有個但是，如果這個高維物體距離我們的三維世界小到一個臨界值，小到微觀狀態呢？
是的，一切都迎刃而解了！
在微觀世界，用多維時空來解釋量子現象才能完全說得通，也就是說，兩個量子糾纏態的粒子，確實是我們看到的四維粒子，它「同時」存在於整個「時間和空間」，也就是說，這個四維粒子從它形成開始到它湮滅為止，同時存在於「大宇宙」之中，簡單點理解就是，不但a點的糾纏粒子跟b點的糾纏粒子是同一個粒子，而且這個粒子「過去」和「未來」都是同一個粒子！它的變化只是我們觀測角度的不同而已，完美解釋了通過它來通訊不需要時間的邏輯矛盾！
按照這個理論推導下去的話，我們很快就能找到更多同一糾纏態的量子，這算是一個科學預言吧，等待時間來驗證。
當然，這些只是腦洞大開下的不成熟思考，同學們權當腦力操來做，有更好的解讀可以留言討論，相信多思考不會有壞處！
欲知全球後事如何，且聽東升下回分解！
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