如果說仰望星空、蒼穹星流湧動，表現的是相對論，那麼進入微觀、原子中子電子的數學意識流世界，就是量子力學的絕對領域，而在這個絕對領域，中國就是大佬。
十月末尾，中國科學技術大學傳來了一個重磅訊息，“祖沖之二號”與“九章二號”，打破了量子計算機紀錄，中國成為世界上，有且僅有的在雙物理體系上，實現“量子計算優越性”的國家。
換句話說就是，中國又又又成為了世界第一！
但外行的我們想要真正明白這個訊息的分量，還得先了解一點量子力學知識，不同於大眾對量子力學神秘的認知。實際上，量子力學是現代應用得最普遍的物理學，電腦、晶片、電話、光纖電纜，都是在量子力學的搖籃中成熟的。
真正讓量子力學揹負“玄學”虛名的，其實是量子力學“三大奧義”：疊加、測量、糾纏。
它們完全顛覆了宏觀世界的常識，以至於愛因斯坦聽到這樣的理論，說出了那句“上帝不會擲色子”的名言，理解了“三大奧義”，我們就能理解為什麼量子力學是真正的未來科學。
中國取得的成就到底有多麼重大？
重難點多，趕緊上車。
經典力學告訴我們，一個物體的狀態是確定的，就像貓一樣，要麼是生，要麼是死，然而量子力學卻告訴我們，物質的存在是狀態的線性疊加，也就是說，貓既生又死，這被稱為薛定貓態。
聽說過薛定諤的貓嗎？
那一隻貓，被封在裝有毒藥和食物的密室裡，密室裡有放射性原子、若原子核衰變，貓就會被釋放的毒藥毒死，衰變的機率為50%。
也就是說，在我們沒有開啟盒子觀測貓的狀態之前，貓處於的既生又死的狀態，就是疊加態，薛定諤的思想實驗，反駁了愛因斯坦的“上帝不擲色子”，海森堡的思想實驗則將告訴我們，微觀世界的月亮，不能亂看，看了說不定就變了。
給你一個絕對真空的室內，可以發射任意波長和數目光子的光源，可以發射單個電子的電子槍，一個高倍數顯微鏡，請問，觀測電子總共花幾步？
很簡單，你會告訴我，第一，發射電子，第二 發射光子，第三，光子照射到粒子，觀測電子。
但海森堡告訴你，你永遠不可能準確地觀測到電子的位置和動量，在宏觀世界中，我們可以隨便觀測月亮的位置和動量，因為光子的能量相對於月亮來說，真的太小了，小到可以忽略不計。
但是別忘了，我們是在觀測電子，光子頓時就變成一個龐然大物，照射到電子上的能量會反衝而改變電子速度，相反，若將光子的波長增大到不足以影響電子的程度，你又會發現，光的衍射現象，又讓我們無法觀測到電子的準確位置。
這是一個只會發生在微觀世界的死局，在量子力學中，任何測量都會參與到事物演變的過程中，看不看月亮，很重要，而每次測量都必須對應某個基組，基組是什麼我們暫時不需要了解，只需要知道，測量過程中採用基組，會直接導致粒子狀態從不確定變為唯一確定。
舉個形象的例子，你的面前有一杯濃度很低的鹽水或者糖水，你無法靠品嚐來得知水的屬性，但是你身邊有兩根筷子，分別摻雜了一定濃度的鹽和糖，你知道，用筷子攪拌水，如果水的屬性和筷子一樣，水的味道就會變濃，濃到恰好你可以嚐出是鹽水還是糖水。
但如果你猜錯了，比如用鹽筷攪拌了糖水，你就只能嚐出鹽水的味道。
你能怎麼辦，答案是無解。
投射到量子力學，事情就變成了這樣：
我們不知道這個粒子的“態”是怎麼樣的，但是我們可以“蒙”，如果用了恰好包含粒子的“態”的基組，那測量過程就不會改變粒子狀態，反之，粒子被不匹配的基組測量了，態就會向這個基組滑落，頗有點嫁雞隨雞的味道。
在量子力學中，這被稱為“坍縮”，坍縮是無法避免的。
這反映了量子力學的一個本質特徵，內在隨機性。
現在就剩下最後一個奧義，糾纏，也是外界眼中最神秘的一部分。在星際穿越中，糾纏被用來空間傳送，可是在現實世界中，人這樣的龐然大物，可以實現空間傳送嗎？
以人類的伴侶關係打比方，有的是夫妻本是同林鳥，大難臨頭各自飛，有的卻是合則生、分則死，在這樣的對應關係中，彼此依存不可分離的關係就是糾纏態，可以分離的狀態，被稱為直積態。
處於糾纏態的多個粒子 變化一致，愛因斯坦並不願意承認糾纏態，於是他和波多爾斯基 羅森做了一個思想實驗，這個實驗被稱為“EPR”實驗，讓兩個粒子A與B處於|β00>態，稱為EPR對。
A和B被分開很遠，現在你對A進行觀測，根據剛剛學會的“測不準”原理，我們知道 A的狀態被改變了，如果按照量子力學的說法，B在沒有被觀測的情況下，也會隨著A的改變而改變，但是愛因斯坦們認為，粒子之間產生了“鬼魅般的超距作用”，資訊的傳播速度超過了光速，違反了相對論，於是糾纏態被證偽。
但是在1964年，貝爾設計出“貝爾不等式”來驗證EPR實驗。
1980年開始，阿斯佩克特等一系列研究組的實驗，在很高的置信度上，違背了貝爾不等式，量子力學被驗證為正確，現代量子力學對此給出的解釋是，處於糾纏態的兩個粒子是一體的，它們的變化並不是依靠資訊傳輸來實現的，因此不違反相對論。
說到這裡，疊加、測量、糾纏，三大奧義大家都清楚了，漫長的鋪墊是值得的，中國打遍世界無敵手的墨子號，將在這裡起航。
2016年8月16日，墨子號量子衛星在新疆南山成功發射，中國率先實現了千公里級星地雙向量子糾纏分發，高速星地量子金鑰分發，星地量子隱形傳態實驗，三大科學目標提前並圓滿實現。
新疆南山的山與月，不會明白這個實驗是怎麼成功的，但對於知道了三大奧義的我們，可以明白，量子力學與資訊科學的交叉學科，量子資訊中，一直存在一個巨大的命題：有沒有一種密碼體系，可以實現理論上的不可破解。
量子力學給出了答案：不對稱密碼體系。
現在應用得最廣的密碼術，是以因數分解為基礎的RSA對稱密碼系統，但在1994年，肖爾就發明了一種量子演算法，將本來是指數增長難度的因數分解，降低到了多項式級別，儘管在現實世界中，技術的種種阻礙，還不能實現量子計算的最大潛能，但是從理論上說，RSA密碼術已經不安全了。
毫無疑問，未來的戰爭是資訊的戰爭，資訊的洩露將帶來巨大的災難。
為此，美國國家安全域性設立了“穿透硬目標”專案，計劃建造一臺專用於破解密碼的量子計算機，用於破解國外政府密電，這項絕密的專案，在斯諾登出逃美國後被爆出。
由此可知，密碼術對於一個國家來說，佔有多麼重要的戰略地位。而我國自然不會坐以待斃，嘗試利用量子力學，打通密碼術任督二脈，為我所用。
對稱密碼制的缺陷在於，需要信使傳遞金鑰，在這個過程中，信使可能會叛變，也可能被殺死，金鑰就落入敵手，而量子密碼術就是要去掉信使這個中介，讓傳遞和接受資訊的雙方，共享金鑰。
還記得三大奧義嗎？
現在讓我們把它們用起來，假設小明想要用量子密碼術傳遞一條資訊給小紅，他應該怎麼做，現在，我們需要兩個基組，數字0和1，以及一枚硬幣，小明用拋硬幣的辦法，產生一個隨機數0或1，隨機數決定在基組A或B中對粒子進行測量。
選定基組後，小明再拋硬幣產生隨機數，再根據新的隨機數選擇在基組中的狀態，小明將兩個隨機數記錄下來，假設為01，雙重選擇後，他用選定的基組和轉態，改變了粒子的狀態，再將粒子傳輸給小紅。
小紅重複小明的動作，假設得到隨機數00，雙方重複兩次，最後小明得到0110，小紅得到0011，這個隨機數有什麼用呢？
選對了基組，粒子狀態不變，選錯了基組，粒子狀態改變，而選對選錯的機率，各為一半，當實驗重複多次後，這個50%的機率，就會固定下來，小明和小紅打電話對一下隨機數，他們就可以將不一致的數字去掉，剩下的一致的部分就是金鑰。
量子密碼術不僅將金鑰洩露的機率降低到無限逼近於0，還杜絕了敵人竊聽的可能，假如竊聽者截獲了粒子後進行觀測，粒子的狀態就會改變，新狀態的粒子回到小紅手中，小紅與小明的隨機數的重合度就會低於50%，這就說明有竊聽者動了粒子，小紅就可以及時止損。
反之，如果竊聽者不觀測粒子，在避免暴露的同時，也無法得到秘鑰，這就實現了絕對安全的資訊傳遞，理想很完美，但將理論應用於現實，需要克服的阻困難不是一星半點兒。
而潘建偉團隊，就是做這個的，潘建偉遇到的一大難題就是，如何儘量提升單光子源的安全傳輸距離，對此，團隊計劃了兩個方案：
第一個方案是用傳統的光纖進行傳輸，每隔一兩百公里，就增加一個安全中繼器；而第二個想法可謂石破天驚，潘建偉團隊，竟然把主意打到了衛星上。
眾所周知，衛星與地面處於高速的相對運動中，想將傳輸與接收方的探測器對準，按照袁嵐峰博士的話說，相當於在五十公里以外，把一枚硬幣扔進全速行駛的高鐵上的一個礦泉水瓶裡。
就是在這樣地獄級的開局難度中，潘建偉團隊於2012年，在青海湖的湖心小島上，實現了百公里級的雙向量子糾纏分發和量子隱形傳態，驗證了量子通訊衛星的可行性。
時隔4年 2016年8月16日，潘建偉團隊又在新疆南山發射了墨子號量子衛星，墨子號實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，高速星地量子金鑰分發，地星量子隱形傳態等實驗，使中國成為國際上第一個實現一星三發實驗的國家。
提前完成目標，按照預定計劃，到2025年，中國將構建起全球首座由中國主導的量子星群，15年後，中國的量子網際網路，有可能代替美國主導的光纖網際網路，這背後意味著什麼，我想不必多說。
在光纖中繼站的線路上，中國也遙遙領先，量子保密通訊的“京滬幹線”。
於2013年7月立項，於2017年9月29日開通，北京、濟南、合肥、上海的內部量子網路，通過幾十個中繼站連線起來，2000公里的長度，成功實現首次洲際量子通訊。
不僅如此，量子通訊還能開拓金融業務，工商銀行等機構已經開始試用，只能說，中國在量子通訊上實在跑得太快了，美國感到了深深的危機感。
於2016年7月22日，釋出了《先進量子資訊科學：國家挑戰和機遇》，報告中提到，在未來的5-10年，美國將開發出可靠的光子源及相關技術，實現遠距離量子資訊傳輸。
2018年，美國頒佈了《國家量子倡議法案》，宣稱決不能容忍在量子科技領域落後，而美國不甘落後的主要發力點，則巧妙避開了中國優勢盡佔的量子通訊，選擇了中國步調稍慢的量子計算跑道。
2019年10月23日，英國《自然》雜誌刊登了一篇的論文，谷歌研發的量子計算機懸鈴木，計算量超過當前最先進的經典計算機，200秒可以計算經典計算機一萬年的計算量。於是美國宣稱，這臺包含54個量子位元的量子晶片“懸鈴木”，實現了“量子霸權”，“量子霸權”又稱“量子優越性”。
指量子計算機可以在某些領域，做超出經典計算機能力的事情。
什麼意思呢？
跟田徑賽馬一樣的道理，量子計算機在它的優勢領域能贏過經典計算機，就算量子計算機贏，至於是否可程式設計，是否通用，都不重要，按照現在量子計算機的發展看，我們是不能指望拿它打遊戲，看影片的。
量子計算機一般針對特定問題而設計，谷歌的懸鈴木處理的問題就是隨機路線取樣，但是美國的IBM公司，卻對懸鈴木發出了質疑，IBM稱，谷歌的演算法只用到了記憶體，但實際上，只需要把一部分資料放到硬碟上，經典計算機的計算時間就可以縮短到2.5天。
但是無論怎麼說，以200秒對陣2.5天，量子計算機的優勢還是壓倒性的，懸鈴木成為世界上第一個實現量子優越性的量子計算機，然而這個壓力，在一年後，就被中國的“祖沖之二號”重新整理了。
2021年5月7日，新華網報道了一則訊息：潘建偉的團隊成功研製了62位元可程式設計超導量子計算機原型“祖沖之”，它不僅實現了可程式設計的二維量子行走，處理的計算複雜度還比懸鈴木高出一百萬倍。
2021年10月26日，潘建偉團隊再次傳來喜訊，66位元可程式設計超導量子計算機原型機“祖沖之二號，求解“量子隨機線路取樣”任務的速度，比最快的經典計算機快1000萬倍以上，完全可程式設計的能力和並行高保真度量子操控能力，還將澤被於各種實用領域。
如密碼破譯、大資料最佳化、藥物分析、材料設計等，在世界為“祖沖之二號”瞠目結舌的時候，“九章”帶著前無古人的智慧，來到了這個世界。
在物理體系的選擇上，懸鈴木和祖沖之系列，都是在超導的賽道上競爭。
而九章卻開拓了光學這條跑道，光子量子計算機“九章”，處理的問題叫做高斯玻色取樣，就是計算一個光路的每個出口分別有多少光出去。
2020年12月份，“九章”在潘建偉團隊手中誕生，這是一臺有76個光子100個模式的量子計算機，它處理高斯玻色取樣的速度高過超級計算機一百億倍，是經典計算機一億年的計算量。
2021年10月，在“祖沖之”迭代到二號之時，“九章”也迎來了二代，“九章二號”的光子增加到113個，模式增加到144個，計算速度是全球最快的超級計算機的10的24次方倍，也就是億億億倍，等效比懸鈴木快一百億倍。
九章的問世，使我國成功躋身量子計算的世界領先地位，打擊了美國一直想要壓我們一頭的野心，九章系列和祖沖之系列的出現，使我國在兩個物理體系上實現了量子計算優越性。
在全世界只有中國做到了，而歐洲、美國、日本紛紛產生了危機感，歐盟在2016年推出“量子宣言”計劃，預計在未來十年投資10億歐元，支援量子、通訊、模擬、感測的研究和推廣。
日本文部科學部也成立量子科學技術研究開發機構，為量子技術投資400億日元。
2020年，美國又宣佈建設量子網際網路藍圖，揚言美國將在量子資訊領域保持領先地位，以確保美國經濟的長期繁榮和國家安全，世界永遠在進步。
對手也摩拳擦掌，躍躍欲試，但我國一向不會阻礙別人的進步，而是將以他人的野心，化為自我的鞭策。
來吧，迎頭趕上，儘管我們早已揚塵而去！
