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关于开展2025“物联网研发中心认证”的通知
【背景介绍：当今世界正经历一场由量子科技驱动的深刻变革。从实验室的基础研究到产业化的前沿探索，量子信息技术凭借其颠覆性的潜力，已成为全球科技竞争的战略制高点。我国在量子通信、量子计算等领域取得的系列突破性成果，不仅彰显了科技自立自强的决心，更在重塑未来产业格局方面发挥着关键作用。量子科技的神秘面纱背后，是"量子叠加""量子纠缠"等基本原理支撑的革命性应用：量子通信可实现无条件安全的信息传输，量子计算机有望解决经典计算机无法处理的复杂问题，量子精密测量则将检测精度推向新高度。这些技术突破正在为人工智能、金融安全、生物医药等领域开辟全新赛道。为贯彻落实"科技创新与科学普及两翼齐飞"的重要理念，在北京市科学技术协会支持下，北京物联网智能技术应用协会联合华翊量子等机构，组织开展系列以“量子科技，解锁未来-量子信息技术”为主题的新质生产力科普专项行动，通过通俗易懂的方式向公众解读这一前沿科技。】
本文将带您走进量子的奇妙世界，了解我国在该领域的战略布局与创新成就，共同展望量子科技如何改变我们的未来。
想象一下，两个硬币被施了魔法——无论你扔到地球两端还是银河系外，只要一枚硬币朝上，另一枚必定朝下。更离谱的是，这种“感应”不需要互相传递信号、传播速度甚至超越光速！这就是爱因斯坦口中的“鬼魅般的超距作用”——量子纠缠。
引言：当两个粒子谈起了异地恋
想象一下，你有两个量子粒子，我们姑且叫它们"小量"和"子子"。
它们是一对恩爱的量子CP
被强行分开到宇宙两端
但神奇的是：改变“小量”，“子子”瞬间就能感应到！
这就像——
你在北京打了个喷嚏，
同时，你在上海的女朋友瞬间说："阿嚏！"
“即使相隔银河系两端，我们依然心有灵犀”
科学家们管这叫"非定域性关联"，这是量子力学中一种反直觉的现象——两个或多个粒子即使相隔极远（甚至光年之外），也能瞬间“感知”对方的状态并产生关联，这种关联不受空间距离的限制。2017年，中国"墨子号"量子卫星就实现了相距1200公里的量子纠缠分发，创造了世界纪录。
当两个粒子（如光子）发生“亲密接触”后，它们的量子态会像连体婴一样绑定。此时，测量A粒子的自旋（比如“上”），B粒子会瞬间变成“下”，哪怕它们相隔1光年——爱因斯坦当年怒斥这是“鬼魅般的超距作用”，但实验却一次次打脸：量子纠缠，真香！
Bell态：量子版的"情侣密码"
1、什么是贝尔态？
如果说量子纠缠是宇宙CP，那么Bell态就是CP中的顶流组合。爱尔兰物理学家贝尔用数学公式定义了纠缠粒子的四种“标准pose”：
Φ⁺态：两个粒子自旋同时向上或同时向下（像极了“复制粘贴”的默契）
科学家用纠缠度（Entanglement Degree）来量化量子态中纠缠的强弱。简单来说，就是衡量两个或多个量子系统之间“纠缠”有多强的指标。你可以把它想象成量子世界的“默契程度”——纠缠度越高，它们之间的关联就越强，甚至能超越经典物理的极限这些Bell态不仅是理论模型，更是量子通信的“密码本”。科学家通过激光、晶体等手段，能批量生产纠缠光子对，再把它们变成“量子比特”，为量子通讯和量子计算铺路。
2、贝尔态怎么"出道"？——实验室的"CP养成计划"
Ø实验步骤：
1)"海选"：生成纠缠光子对
用激光轰击晶体（比如BBO晶体），让光子对生成成纠缠态（类似双胞胎诞生）。
2)"分赛道"：分光器"舞台"
让纠缠光子对通过50:50分光器，它们会随机选择"反射"或"透射"，产生干涉效应（类似双胞胎走秀时突然"镜像同步"）。
3)"评审团"：光子探测器和关联探测方案
用单光子探测器捕捉光子的偏振方向，验证它们是否"塌缩"成贝尔态（比如发现一个光子"↑"，另一个必定"↓"）。
量子纠缠如何应用量子通信
量子纠缠作为量子力学中的核心现象，近年来在中国科研人员的努力下取得了多项突破性进展。让我们通过国内重大新闻事件和实验进展来看看量子纠缠的发展过程。
☆早期理论探索与国际同步（20世纪末至21世纪初）
背景：量子纠缠概念源于爱因斯坦与玻尔的争论，但中国科学家在国际上较早参与相关研究。
关键事件包括：2003年，中国科学技术大学潘建伟团队提出利用卫星实现远距离量子纠缠分发的方案，标志着中国在该领域的战略布局。2005年，该团队首次实现13公里自由空间量子纠缠分发，验证了利用卫星进行量子通信的可行性，为后续实验奠定基础。
☆ “墨子号”卫星实验：千公里级空地远距离纠缠分发（2016-2017年）
背景：量子纠缠在远距离传输中易受环境干扰，传统光纤传输距离受限。
关键事件包括：2016年8月16日，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。2017年，潘建伟团队通过“墨子号”实现千公里级星地双向量子纠缠分发，实验结果以4倍标准偏差违背贝尔不等式，首次在空间尺度上严格验证量子力学非定域性。
技术突破：这一成果突破了地面传输限制，证明量子纠缠可在超远距离保持，为全球量子通信网络奠定技术基础。
☆多光子纠缠制备：刷新世界纪录（2016-2025年）
背景：多粒子纠缠是量子计算的核心资源，中国团队长期引领该领域。
关键事件包括：2016年，潘建伟团队实现10光子纠缠，刷新当时世界纪录。2025年4月，团队通过调控光子的偏振、路径和轨道角动量，首次实现18个光量子比特纠缠，刷新所有物理体系中最大纠缠态制备纪录。
技术突破：自主研发高稳定单光子多自由度干涉仪，完成262,144种状态的同时测量，推动量子计算向实用化迈进。
☆基础研究持续深化：非定域性与量子引力检验（2022年至今）
背景：量子纠缠的非定域性挑战经典物理观念，中国科学家持续通过实验探索其深层机制。
关键事件包括：2022年，“墨子号”实验成果助力量子信息领域获诺贝尔物理学奖认可，凸显中国在该领域的国际影响力。2025年，基于“墨子号”的拓展实验持续推进，探索量子纠缠与广义相对论、量子引力的关联，为统一理论提供实验依据。
量子纠缠的“超能力”应用：量子保密通信
（量子保密通信：比“摩斯密码”更安全的“心灵感应”）
◎你是否担心过：
①网购时信用卡号被黑客截获？
②国家机密文件在传输中被“监听”？
③未来自动驾驶汽车的指令被恶意篡改？
在传统通信技术面临“信任危机”的今天，量子通信正以一种颠覆性的方式，将“绝对安全”从科幻变为现实。它不是加密算法的升级，而是直接重构了信息传递的底层逻辑——用微观世界的“量子魔法”，让“窃听”和“破解”成为“不可能完成的任务”。
【绝招一：量子不可克隆定理——禁止“复制粘贴”】
经典通信中，信息就像一封纸质信件，无论加密多复杂，只要被偷看（复制）就可能泄露。而量子通信的核心是光子（光的粒子），它像一位“性格古怪”的舞者，必须遵循以下规则：
☆ 测不准原则：你无法同时精确测量光子的位置和速度（类似“看一眼就会改变它的状态”）；
☆ 不可克隆性：任何试图复制光子状态的尝试都会破坏原始状态，就像“拍照会融化冰雕”，一旦探测发生作用后量子态将会被破坏且无法还原。
结果就是，一旦有人试图窃听量子通信，发送方和接收方会立即发现“信息被篡改”，从而终止传输。这种随时发现窃听方切能保护信息安全的能力，使得窃听无处下手。
【绝招二：量子密钥分发（QKD）——让黑客“跪服”的密码术】
原理：发送方（Alice）和接收方（Bob）用纠缠光子生成随机密钥（比如“↑↓↑↓”代表0101）。任何窃听者（Eve）试图偷看密钥，都会破坏纠缠态，导致Alice和Bob发现“信号异常”，立即终止传输。
Bell态像“共享日记本”，任何窃听者都会破坏纠缠态（比如光子偏振方向改变），通信双方立刻发现“日记被翻过”，直接终止对话。
应用场景：银行转账、军事机密、政府文件传输。
硬核成就：中国“墨子号”卫星已实现1200公里级安全通信，成为全球首个星地量子通信网络，黑客只能干瞪眼。
【 绝招三：量子隐形传态——科幻“瞬间移动”的雏形】
原理：现在有一个光子，但是不知道它处在什么状态。我们希望获得这个光子的偏振信息，然后再将这份信息加载到另外一个光子上，并且这两个光子从来没有彼此接近过。这看起来像是一个不可能完成的任务，这就是量子隐形传态。
比如将北京光子的量子态“编码”到纠缠光子对上，通过经典通信告诉上海光子“如何解码”。上海光子瞬间“变身”为北京光子的量子态（无需实体粒子传输，类似“灵魂附体”）。
场景：量子计算机间传输数据、未来星际通信。
从烽火狼烟到量子纠缠，人类传递信息的方式从未停止进化。但这一次，量子通信带来的不仅是速度与效率的飞跃，更是对“安全”的重新定义——它告诉我们：在微观世界的“量子丛林”中，信息可以像光子一样“不可捉摸”，像纠缠粒子一样“无法被篡改”。
尾声：量子纠缠——宇宙的终极浪漫
从爱因斯坦的质疑到中国“墨子号”的飞天，量子纠缠从哲学思辨变成了改变世界的科技。它像宇宙写给人类的情书，用超越时空的关联告诉我们：世界远比我们想象的更奇妙。未来，或许我们能用纠缠态实现星际通信、模拟宇宙大爆炸，甚至解开意识之谜。
作者：赵文定、赵艺（华翊量子）
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