最近有關“量子波動速度法”的新聞讓筆者大跌眼鏡，習得此法，能在1-5分鐘看完一本10萬字左右的書籍，具體操作步驟如下：1，左手穩(wěn)住書脊；2，右手食指到小拇指拖住書背，3，大拇指壓住書邊，瘋狂將紙張送出；4，閉眼感受清風，那是知識的波動。

接著有媒體發(fā)現(xiàn)，有機構通過量子干預技術可以進行遠程接骨。不過該公司近日已經(jīng)人去樓區(qū)，不少投資者直呼上當。

外界果然傳的沒有錯，量子科學的確是一個考驗智商的存在。

本周的薦書欄目所要推薦的是一本外行都能看懂的量子書籍——《貓、愛因斯坦和密碼學：我也能看懂的量子通信》。該書屬于知乎一小時系列，短小精悍。

一

有江湖的地方就有門派，有門派就有撕逼，在20世紀初，物理學江湖在光的問題上，存在兩個門派——粒派、波派。如果光是粒子，它就像一個光滑的小球；如果是波，就可以解釋干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。

這可如何是好，到底怎么站隊呢？你問為什么連這個問題都爭執(zhí)，作者給出了回答“信仰！”科學家們都以為自己信奉的是真理。

直到1924年，終于有人大徹大悟：波or粒子，為什么不能兩者皆有呢？波和粒如同陰陽一般相生相克，就像一枚硬幣的正反兩面（波粒二象性），只不過我們一直以來都在盲人摸象、各執(zhí)一詞。

當然，這離不開一個靈異實驗——雙縫干涉實驗。

一束光，打到雙縫上，如果是純粒子，那就在背板上留下兩道杠，如果是純波，那屏幕上就出現(xiàn)斑馬線。如果是波粒二象性，那就是雜交混合體。

第一次實驗，得出標準斑馬線。粒子派不服氣，換個方法再做一次。

第二次實驗，采用點射，一次發(fā)射一個光子。結果，還是斑馬線。問題來了，為什么一個個過去還是斑馬線？粒子有精神分裂？

第三次實驗，在屏幕前加兩個攝像頭，看著它過去。結果發(fā)現(xiàn)，并沒有光子分裂。詭異的是，屏幕上只出現(xiàn)了兩道杠。

這就是觀察者的魔咒，此時量子魔法時代的大幕，也在徐徐拉開。

二

通過前面的燒腦實驗，波爾總結了量子世界的三大基本原則：1，態(tài)疊加原理；2，測不準原理；3，觀察者原理。

（備注：1，態(tài)疊加原理：在量子世界，一切事物可以同時處于不同的狀態(tài)（疊加態(tài)），各種可能性并存。比如，在雙縫干涉實驗中，一個光子可以同時處在左縫和右縫。這種人類無法想象的疊加態(tài)，才是最普通不過的本質(zhì)形態(tài)；而在我們看來”正?！钡姆呛诩窗?，才是一種特例。

2，疊加態(tài)是不可能精確測量的。比如，精確測出了粒子的位置，但它的速度卻永遠測不準！這并不是因為儀器精度不夠高，其實，儀器再好都沒用。這個不可能是被宇宙規(guī)律所禁錮的”不可能”，而非”有可能但目前做不到”。

3，觀察者原理。雖然一切事物都是多種可能性的疊加，但是，我們永遠看不到一個既左且右、又黑又白的量子物體。只要進行觀測，必然看到一個確定無疑的結果。至于到底看到哪個態(tài)則是隨機的，其概率高低取決于疊加態(tài)中哪個態(tài)的成分居多。）

這樣就好解釋了：沒裝攝像頭：光子在未觀測的情況下處于”多種可能性并存”的疊加態(tài)，以50%的概率同時通過了左縫和右縫，形成干涉條紋；

裝上攝像頭：光子被觀測后只能處于一個態(tài)，不能神奇地同時穿雙縫了，所以干涉條紋就消失了。

很多人不服，這太反人類了，波爾的說法是，在觀測的一瞬間，光子隨機變成多種可能中的一種，過程叫“塌縮”。

而薛定諤拿出一只貓前來迎戰(zhàn)。也就是薛定諤的貓?！拓埻幰皇业倪€有個自動化裝置，內(nèi)含一個放射性原子：如果原子核衰變，就會激發(fā)α射線->射線觸發(fā)開關->開關啟動錘子->錘子落下->打破毒藥瓶，于是貓當場斃命。

現(xiàn)在問題來了， 貓死沒死，跟開箱觀察沒有關系，不開箱就已經(jīng)是死貓或者活貓了。

而波爾那句話似乎可以改成：只要微觀粒子處于”可能被精確測量”的環(huán)境下，它就會自動塌縮，并不需要等待”觀察者”就位。

1996年，美國人夢露（男）用單個鈹離子制成”薛定諤貓態(tài)”并拍下了快照，發(fā)現(xiàn)鈹離子在第一個位置處于自旋向上的狀態(tài)，而同時又在第二個位置自旋向下，而這兩個狀態(tài)相距80納米之遙！

這是人類有史以來第一次，親眼”看”到活生生的量子疊加現(xiàn)象。

2004年，潘建偉團隊首次實現(xiàn)了多光子的薛定諤貓態(tài)。雖然這只貓的身材依舊苗條——渾身上下只有5個光子。

如果繼續(xù)增加粒子數(shù)量，是不是能把小貓慢慢喂肥成大貓呢？

然而，現(xiàn)實很殘酷：目前”薛貓”的最高紀錄，仍然是潘建偉2012年實現(xiàn)的8光子疊加態(tài)。要知道，為了增加區(qū)區(qū)3個光子，實驗用了整整8年時間?？上攵?，要讓貓身上億個原子同時處于量子疊加態(tài)，絕非易事。

三

下面請出一個神器——粒子對撞機。

在對撞機中的母粒子被撞擊后，分裂成兩個更小的粒子A和B。因為能量守恒原理，子粒子能量相同，方向相反。比如說，因為母粒子靜止不動，所以分裂后的子粒子A向左邊飛，B一定往右邊飛，這樣才能左右抵消。同理，A的自旋（角動量）向上，B的自旋一定向下。

A和B這對龍鳳胎粒子，自打出娘胎起，他們的性別就沒確定，直到有人來看了一眼，這才瞬間分出男女！

然而和薛貓不同的是，箱子里的貓只有一只，孿生粒子卻有兩個。而且，這兩個粒子即使相隔很遠很遠，疊加態(tài)也能保持不變。如同在千里之外，瞬間產(chǎn)生聯(lián)系……

愛因斯坦認為，根本不存在薛定諤思想實驗中那只不死不活的疊加態(tài)的貓。貓的死活在觀測之前就是定數(shù)，只不過愚蠢的人類看不見箱子里發(fā)生的一切，只能推測出”50%活or 50%死”的概率。

然而，在薛定諤”孿生粒子”的思想實驗中，兩個相距萬里的粒子，觀測出A的狀態(tài)，也就知道B的狀態(tài)，因為A和B都是一個母粒子分裂而成的，B的狀態(tài)一定和A相反。

因為A、B兩個粒子的命運緊密相連，牽一發(fā)而動全身，所以薛老師給起了個性感的名字：量子糾纏。

這就好比如：母親把一雙鞋分給兄弟倆，他們各帶一只遠走他鄉(xiāng)。中國的哥哥打開盒子發(fā)現(xiàn)是左腳，就知道弟弟帶到美國的另一只一定是右腳。

奇怪的是，根據(jù)量子力學的說法，弟弟那只鞋左還是右，不是他媽決定的，而是哥哥”打開盒子”的行為決定的。在哥哥看到左腳鞋的一瞬間，鞋里飛出一個神秘的信號，閃電般穿過千山萬水，通知美國的另一只鞋變成右腳！

這個速度能有多快？

無限快。

通過對粒子A的觀測，居然瞬間讓遠方的粒子B的量子疊加態(tài)塌縮了——這被愛因斯坦斥為”幽靈般的超距作用”。

2008年的幽靈成像，側(cè)面證明了量子糾纏絕非幻想的最直觀的實驗。

幽靈成像的原理通俗易懂：先把紅光子和藍光子”糾纏”到一起，然后兩者分開各走各路。紅光穿過狹縫打出一定形狀的圖案，藍光不穿縫正常走。

實驗結果絕對震撼：明明沒有穿過狹縫的藍光，竟然也投射出了與紅光相同形狀的圖像！

這次，你總不能說：光子在糾纏之前就已經(jīng)是那個形狀了吧！

這就意味著，我們可以遠程發(fā)送圖像甚至視頻，而無論距離多遠、哪怕從宇宙的另一端傳過來都是瞬時傳輸?shù)?，延遲時間永遠為0。

然而，這豈不是違反相對論（任何信息和物質(zhì)不能超過光速）的公理了嗎？

并沒有！

雖然信息是瞬時傳送過來了，但要把其中的亂碼剔除，提取出真正的內(nèi)容，還是必須把圖像用不超光速的傳統(tǒng)方式再發(fā)一遍。讓愛因斯坦操碎了心的”超光速”問題，原來只是杞人憂天！

2013年，Maldancena和Susskind發(fā)現(xiàn)，量子糾纏和蟲洞（蟲洞即愛因斯坦·羅森橋）在數(shù)學模型上非常相似。他們猜想，量子糾纏也許就是一個微型蟲洞。

2013年，Maldancena和Susskind發(fā)現(xiàn)，量子糾纏和蟲洞（蟲洞即愛因斯坦·羅森橋）在數(shù)學模型上非常相似。他們猜想，量子糾纏也許就是一個微型蟲洞。

量子糾纏中最神秘的現(xiàn)象”超距作用”其實并沒有超越光速，而是像蟲洞那樣穿越了時空。這就是為什么，孿生粒子能夠異地千里，同呼吸、共命運的真正原因。

而在2010年Van Raamsdonk的獨立研究中，就發(fā)現(xiàn)了更為驚人的線索。

他建立了一個類似真實宇宙的三維宇宙模型，一旦在模型中去掉量子糾纏，時間和空間就會被打亂成碎片。

基于量子糾纏，可以造出比現(xiàn)在快1億倍的量子計算機，而超距作用和貝爾不等式，則把量子糾纏變成了加密通信領域的終極武器。

改變世界的時刻真的到了！

但一定不是接骨和速讀。

（本文是簡化版的《貓、愛因斯坦和密碼學：我也能看懂的量子通信》，更多精彩還需去原書中尋。）