您大概不熟习量子力学，但必然听说过量子胶葛，我们国度在这方面的科研程度遥遥领先天下，墨子号是唯一在轨运行的量子通讯试验卫星。然而对付量子胶葛，仍旧有小同伴无法担当这个究竟，不信赖墨子号的庞大作用，这里就为您做一下解说。

无法了解的刹时超距作用

在我们的平常生存履历中，空间是一连的，物质有本身的表面（界限）。假如要把10米远的易拉罐从墙头上打下去，靠脑壳想是不行能的，练气功的会说寄托内气外放，咱们一般人只能用弹弓大概扔石头，还得瞄得准才气把它击落。

然而超距征象是真实存在的，人类很早就发觉用皮毛摩掠过的玻璃棒能吸引小纸屑、磁铁可以吸引铁屑，这些都不必要打仗就能产生相互作用。当年牛顿发觉万有引力可以或许让两个物体隔空产生相互吸引，心田也黑白常瓦解的。

假如你能了解上述超距作用，那么假如我们说两个粒子相距无穷远也可以孕育发生作用，也就牵强可以或许担当。但这种超距作用与我们之前了解到的超距作用另有一个差别点，就无论怎样都难以了解了。这便是，这种作用非但是超光速的，并且还能相互“感知”对方的位置。

试想一个无穷大的程度平滑平面上，一个静止物体炸开破裂成两半，这两半的物体就会沿着相反偏向离开，岂论什么时间，你只要丈量此中一个物体的动量和位置，你都能知道别的一个物体的动量和位置。这个好了解，便是咱们高中物理学中的动量守恒定律。

假如把前面这个物体换成一个微观粒子，一个粒子破裂成两个，这种征象是微观天下中非每每见的征象。与前面谁人宏观物体破裂的情形雷同，岂论你什么时间丈量此中一个粒子的动量，你都能知道别的一个粒子的动量。

然而差别的是，丈量此中一个粒子的动量的时间，它的值是随机的。但两个粒子之间仍旧严厉连结前面所说的对应干系。叨教，是谁关照别的一个粒子，前面被丈量的谁人粒子的动量了呢？又是谁，让这个粒子的动量，追随前面谁人粒子产生改变呢？

这便是量子胶葛中，最诡异的征象。爱因斯坦把这种征象称之为——鬼魂般的超距作用，这也外貌爱因斯坦对付量子力学是真的不怎么懂。

量子胶葛是客观存在的一种物理征象

作为物理系身世的老郭，在进修量子力学的时间，传授用全同粒子（全部的质子、全部的电子、全部的中子等）的叠加态来教学量子胶葛的征象。墨子号卫星也利用的是全同粒子（光子）的胶葛状态来通报加密信息。

这无疑让家人们认为，量子胶葛是一种不平常的征象，只有在试验室里才气实现。究竟上，量子胶葛是宇宙中最常见的征象，并不限定于全同粒子之间，只要粒子的波函数在空间上存在重合地区，就会产生胶葛，整个宇宙通过这种超距作用相互联络起来。

你必然想问我，那为什么量子胶葛不常见呢？这是由于波函数很简单塌缩，处于胶葛中的波函数的能量差只要凌驾了普朗克能量（能量的最小单位）那么这个波函数就会塌缩，这个塌缩历程是刹时的，在一个普朗克时间（时间的最小单位）之内。

宏观物体是微观粒子胶葛后的波函数塌缩的效果。因为普朗克能量太小，在满盈氛围的地球外貌，纵然产生自觉的量子胶葛征象，它的生存周期必定很短。以光子的胶葛为例，只有孕育发生大量的胶葛光子，有充足的剩余胶葛光子穿透大气层，才可以孕育发生可检测的强度信号。

这便是墨子号量子卫星的最大技能难点，也是许多比力专业的人士质疑墨子号的缘故原由。终究稠密的大气很简单就让胶葛中的光子塌缩，从而不再处于胶葛态。究竟上，胶葛状态的推断很简单（下面会先容这个推断历程），墨子号乐成举行了量子加密通讯是可以确定的。

墨子号是怎样使用胶葛分发密匙的？

这里就简洁地说一下量子密匙分发的历程。起首，我们必要一个可以或许孕育发生胶葛光子的信号源，然后把胶葛光子对中的一个光子发送到通讯链路的每一端（吸收端）；其次，两个吸收者在三个角度，随机选择此中的一个角度丈量光子的偏振；第三，两个吸收者分享对它们有效的某些信息，其丈量历程（角度和偏振的效果）不必要保密。

在这个例子中，每一真个检测器都是随机选择此中的一个偏振偏向。当胶葛光子到达检测器时，在谁人偏向举行丈量，就可以得到效果0或1，在得到一系列读数之后，链路两头共享检测仪地点的位置，就可以得到检测位置的编码。

比力两头的编码，查抄编码中雷同编码显现的频率，假如光子仍旧是胶葛的，那么应该存在比预期更紧密的相干性。假如光子中途被窃听，则这种相干性就会低落。是以两头此时可以选择显现相干性最高的谁人偏振偏向作为检测偏向便是宁静可靠的。（这便是推断胶葛的要领）

因为两个吸收真个光子之间是胶葛的，以是它们的读数都一样，并且只有两头的吸收者知道。如今题目来了——如许一种装置，并没有发送任何信息，密匙是什么时间发送出去的呢？实在这正是区别于传统暗码学的要害。

在传统密匙分发的历程中，发送者起首要天生一个密匙，然后再将它发送给吸收者，然后两边再通过这个密匙举行交换。这就意味着存在三个时机来破译这个密匙体系。可以在利用密匙之前盗取密匙，大概在密匙发送时举行窃听，亦或在吸收者储存密匙的时间发觉这个密匙。

量子胶葛的用处在于，胶葛提供了密匙自己——如许就不必要密匙，天然也就不必要保管密匙，而且这种胶葛孕育发生的密匙是真正随机的。两个吸收者两头都测定统一偏向的偏振，其效果时0或1，完满是随机的。吸收者都得到了雷同的效果，但是都不知道将要得到的效果是什么。0和1的随机次序组成了密匙自己。

如今我们知道了，墨子号量子通讯卫星所起到的作用，便是在太空中创建一个孕育发生胶葛光子的放射源，通过卫星上的装置分别照耀到地球上必要吸收的两处所在，在这两地之间孕育发生完全随机的密匙。两地之间的发送端，依据密匙加密必要通讯的信息，通过传统本领发送给吸收端，而吸收端则依据卫星吸收到的密匙来解密信息。

完结语

本文通过对量子胶葛征象的先容，先容了墨子号量子卫星的密匙分发历程，信赖您必然明确了此中的道理了吧。固然量子密匙分发不是量子通讯，但是我们国度已经在量子胶葛的应用范畴遥遥领先是一个不争的究竟。盼望故国可以或许在更多的科学范畴中壮大起来，我是中国人，我自豪！

关于量子胶葛和墨子号，你们怎么看呢？