一、MM實驗

1886年，

美國物理學(xué)家阿爾伯特·麥克爾遜

和愛德華·莫雷

進(jìn)行了物理學(xué)史上赫赫有名的

“MM”實驗，

證明了兩件事：

第一、以太物質(zhì)并不存在，光可以在真空中傳播；

第二、光速在任何情況下都是不變的。

愛因斯坦用狹義相對論解釋了這一現(xiàn)象：

高速運動的物體，

時間流速會變慢，

體積會縮小。

正因為時間和空間存在這樣的彈性，

無論你在什么狀況下見到的光，

在真空中的速度都是每秒30萬公里。

真空中的光速是一切物體運動速度的極限，

世界上不存在“超光速”的運動物體和信息傳輸，

這就是愛因斯坦相對論的基石！

二、EPR實驗

量子力學(xué)誕生以后，

愛因斯坦對代表量子力學(xué)主流思想的哥本哈根詮釋

完全無法接受。

因為哥本哈根詮釋的概率解釋和測不準(zhǔn)原理，

直接擊碎了經(jīng)典物理學(xué)的決定性和因果性；

測不準(zhǔn)原理和互補(bǔ)原理，

擊碎了經(jīng)典世界的客觀現(xiàn)實性！

于是愛因斯坦與他的兩位同事波多爾斯基和羅森，

于1935年提出一個

名為“epr”（三人姓名的首字母）的思想實驗：

制備a、b兩個粒子的“圓”態(tài)，

使它們在這一狀態(tài)中的某個性質(zhì)相加等于零，

再將它們在空間上分開很遠(yuǎn)，

隨后測量粒子a的這個性質(zhì)，

當(dāng)測得a是“上”的時候，

如果測量者立刻就知道b是“下”，

就證明哥本哈根詮釋是正確的。

在愛因斯坦看來，

epr思想實驗是不可能實現(xiàn)的。

但結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

處于量子糾纏態(tài)的兩個粒子居然真的具有超時空關(guān)聯(lián)！

它們無論相隔多遠(yuǎn)，

一個粒子的量子態(tài)確定時，

另一個粒子的量子態(tài)也瞬間確定。

愛因斯坦的實驗表明，

超光速的信息傳輸確實存在！

事實上，

超光速的運動速度也是存在的，

電子表面的旋轉(zhuǎn)速度就快于光速！

那么，

超光速與相對論的矛盾，

就讓它成為另一個“哥本哈根詮釋”吧。

三、量子科技

直到19世紀(jì)80年代，

經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到相當(dāng)完美的地步，

以致人們以為這就是物理學(xué)的終點。

然而到了19世紀(jì)未，

科學(xué)深入到微觀領(lǐng)域，

許多物理現(xiàn)象無法解釋，

人們不得不提出新的假設(shè)。

1900年德國物理學(xué)家(普朗克)

首先提出了量子力學(xué)的假設(shè)，

用電磁輻射和吸收能量量子化理論，

成功解釋了黑體輻射問題。

1905年愛因斯坦在普朗克假設(shè)的基礎(chǔ)上，

提出了光量子假設(shè)，

圓滿解釋了光電效應(yīng)問題。

1907年愛因斯坦又把能量不連續(xù)的概念

應(yīng)用到固體中的原子振動上，

較好地解釋了，

低溫下固體的比容熱問題。

1923年法國物理學(xué)家布羅意

在愛因斯坦波粒二象性的啟示下，

提出了微觀粒子波粒二象性的假設(shè)。

奧地利物理學(xué)家薛定鄂，

發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)波的運動規(guī)律——薛定鄂方程。

從此，

量子力學(xué)就發(fā)展起來了。

20世紀(jì)40年代，

第一次量子科技革命爆發(fā)，

催生了原子彈、半導(dǎo)體晶體管、激光器等重要成果。

上世紀(jì)末以來，

第二次量子科技革命在信息技術(shù)領(lǐng)域興起，

催生了量子通信、量子測量、量子計算等創(chuàng)新成果。

特別是量子計算，

有望顛覆人類目前使用的電子計算機(jī)，

在運算效率上將經(jīng)典超級計算機(jī)甩在身后。

2022年諾貝爾物理學(xué)獎，

授予法國科學(xué)家阿蘭·阿斯佩（alain aspect）、

美國科學(xué)家約翰·克勞瑟（john f. clauser）

和奧地利科學(xué)家安東·塞林格（anton zeilinger），

以表彰他們?yōu)榱孔蛹m纏實驗、

證明違反貝爾不等式和

開創(chuàng)性的量子信息科學(xué)所作出的貢獻(xiàn)。

利用量子疊加態(tài)原理，

可以進(jìn)行量子保密通信。

量子通信與經(jīng)典通信不同，

不但有信號0和1，還有0+1、0-1等量子疊加態(tài)，

一旦被竊聽，

量子疊加態(tài)就會受到擾動，

有可能“塌縮”成另一種量子態(tài)，

通信雙方就能立即察覺。

2016年8月，

我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射成功，

實現(xiàn)了星地之間1000公里級量子糾纏、密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)。

“墨子號”還實現(xiàn)了中國和奧地利之間

長達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，

并利用共享密鑰完成了加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。

這項成果為未來構(gòu)建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。

與量子通信相比，

量子計算是一個更熱門的前沿科技領(lǐng)域。

根據(jù)量子疊加態(tài)原理，

一個粒子可以既處于“0”又處于“1”的狀態(tài)，

兩個處于疊加態(tài)的粒子發(fā)生量子糾纏后，

就會有4種狀態(tài)（2的2次方）。

如果100個粒子發(fā)生量子糾纏，

則會出現(xiàn)2的100次方種狀態(tài)。

如此海量的狀態(tài)，

可以讓量子計算機(jī)擁有超強(qiáng)的并行計算能力。