大话量子通信丨文末赠书

量子通信是什么？可能你不知道，今天给大家推荐一下人邮新书《大话量子通信》，文末有福利。

读完这本书，你不仅知道量子通信是什么，还会知道量子是什么，这对我们的生活有多么重要！

问：“听说你是搞量子通信的，我知道什么是通信，但什么是量子呢？”

答：“量子是物理量的最小单元，多数情况下由基本粒子携带。”

追问：“就是说拿量子来通信吗？”

答：“不完全是，严格地说是利用量子力学的一些原理来通信”

再追问：“什么是量子力学呀？遇事不决那个吗？”

答：“这个就说来话长了……”

每一位量子通信的从业者，面对各位亲朋好友还有小朋友的提问时，最后都难免要解释一遍什么是量子力学。

的确，量子力学作为物理学专业最重要的一门课（可去掉之一），几乎主宰了整个现代物理学，也彻底颠覆了人类的世界观。如同宇宙拨开了经典力学的外衣，看到了量子力学这个神秘的本来面目。

量子力学离普通人是那么遥远，鲜有人会主动去学习这门物理学专业的课程（不自量力=不要自学量子力学）。量子力学又是离普通人那么近，当今世界一切电子产品都源自于量子力学催生出来的信息技术。

所以与其上来就科普量子通信，弄得你一头雾水。不如先讲清楚量子力学的来龙去脉，如果再弄得你一头雾水，但至少让你知道是从哪里来的一头雾水。

量子力学深刻地颠覆了物理学家的世界观，这可以从两个方面来阐述。第一个方面就是存在量子叠加态，这是在人类日常的世界观中无法想象的状态。人类世界观的形成离不开自己的感官，那么感官看到的物体状态，丁是丁卯是卯，说一不二。经典力学为什么容易理解？就是因为它掌控着宏观世界，完全符合人类的感官常识，让人类看得见摸得着。

但量子力学掌控的是微观世界。当我们看到一个基本粒子的时候，它就不是一个小颗粒了，而是一个量子化的波，它其实无处不在，即同时存在各个地方， 这称为波函数。这就是量子叠加态的一种表现，即波函数是坐标空间本征态的 一种叠加。所以当我说“一个基本粒子的大小是一个无限小的点，但是它同时存在于整个空间”时，听起来是多么不可思议，但是量子力学却告诉我们这是基本粒子真正的性质。在量子力学中，位置的叠加已经很不可思议了，而其他如动量的叠加、能量的叠加，更比比皆是。而“量子纠缠”就是量子叠加的一种，是两个或两个以上粒子组成的一种量子叠加态。当你明白了量子叠加态的存在，就不会对量子纠缠这种“遥远地点之间的诡异互动”感到不可思议了。

物理学家依靠量子力学原理，在20世纪50年代到70年代间陆续发明了半导体晶体管、激光器、集成电路、磁盘、光纤等技术，以此为基础，20世纪80年代以来陆续诞生了个人电脑、手机、互联网等伟大发明，将人类文明彻底带入了信息时代。量子力学催生了当今世界信息技术的方方面面，彻底改变了人类的生活。

如今以量子通信和量子计算机为代表，出现了新一代的量子信息技术，它作为现代信息技术的继承者，将更深入地应用量子力学原理引领信息技术的发展，也将再一次改变我们的生活。

量子通信作为量子信息技术的排头兵，让我们提前触摸到了第二次信息革命的脉搏。什么是量子通信？量子通信分为哪几个方向？量子通信产业化做到了什么程度？“墨子号”量子科学实验卫星做了哪些人类首次的太空量子通信实验？我将一一道来。

量子通信不应该简单地从字面意思理解为通过量子来通信，它的真实含义更广泛，是利用量子力学原理对量子态进行操控，在两个地点之间进行信息交互，可以完成经典通信所不能完成的任务。

量子通信按照应用场景和所传输的比特类型可分为“量子密钥分发”和“量子隐形传态”两个方向。其中，“量子密钥分发”可以通过对量子态的传输和测量，为经典比特传输（我们最常用的数字通信）建立牢不可破的量子密码，是为经典信息做加密服务的量子通信。目前，以量子密钥分发为基础的量子保密通信已经步入产业化阶段，开始保护我们的信息安全。“量子隐形传态”利用量子纠缠来传输量子比特，是服务量子计算机终端的量子通信，将应用于未来量子计算之间的量子互联网。

“墨子号”量子科学实验卫星完成了多个人类首次的太空量子通信实验，包括星地量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态、引力诱导量子纠缠退相干实验检验等，距离都超过了一千公里。

量子通信不实用吗？量子通信很脆弱吗？只有中国搞量子通信吗？量子通信会取代现有的通信吗？为直面这些疑问和争论，这本书会将事实依次展现给读者。

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