量子纠缠记 - 中国科学院

但基于量子纠缠理论的量子通信，解决了人类保密通信的巨大难题。

2016年8月，中国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星。

作为航天大国，中国几乎每年都会成功 ... PC/English/联系我们/网站地图/邮箱 面向世界科技前沿，面向国家重大需求，面向国民经济主战场，率先实现科学技术跨越发展，率先建成国家创新人才高地，率先建成国家高水平科技智库，率先建设国际一流科研机构。

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　　作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心，建院以来，中国科学院时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，人才辈出，硕果累累，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

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中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研究生院，2012年更名为中国科学院大学。

国科大实行“科教融合”的办学体制，与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢，是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

上海科技大学（简称“上科大”），由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，2013年经教育部正式批准。

上科大秉持“服务国家发展战略，培养创新创业人才”的办学方针，实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合，是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

工作动态/ 更多 上海有机所研究员李昂获“第八届中国化学会-英国皇家化学会青年化学奖” 青岛能源所与中国石油大学（华东）共建“菁英班”获山东省第九届教学成果奖 生态环境中心研究员欧阳志云当选美国国家科学院院士 新疆理化所研究员郭旗当选2021年中国电子学会会士 新疆分院打造“订单式”干部教育培训新模式 武汉分院深入研究所开展人才工作专项研讨 学部组织 学部组织 学部主席团 学部咨询评议工作委员会 学部科学道德建设委员会 学部学术与出版工作委员会 学部科学普及与教育工作委 各学部常务委员会 学部国际合作小组 学部简介 院士章程 学部历史 智库建设 工作动态/ 更多 中科院院士徐涛应邀在营养与健康所“学术云聚会”作报告 “一带一路”创新发展重大咨询项目推进会召开 中科院院士卢柯获富兰克林·梅尔奖 过程工程所举办纪念陈家镛先生诞辰100周年座谈会暨学术论坛 院士大会 院士大会 历次院士大会+ 中国科学院第二十次院士大会 中国科学院第十九次院士大会 中国科学院第十八次院士大会 中国科学院第十七次院士大会 中国科学院第十六次院士大会 中国科学院第十五次院士大会 院士信息 全体院士名单 外籍院士名单 院士学部分布图 年龄分布图 科普场馆/ 更多 中国科学院国家授时中心时间科学馆 中国科学院昆明动物研究所昆明动物博物馆 中国科学院合肥物质科学研究院合肥现代科技馆 中国科学院西双版纳热带植物园热带雨林民族文化博物馆 中国科学院南京地质古生物研究所南京古生物博物馆 中国科学院动物研究所国家动物博物馆 工作动态/ 更多 沈阳分院举办公众科学日活动 新疆分院启动2022年科技活动周暨第十八届公众科学日活动 海洋所举办“爱科学向未来——探秘海洋科学世界”公众科学日活动 青岛能源所举办第八届公众科学日活动 科普文章/ 更多 “战衣在手，天下我有”——揭秘冬奥健儿的“超能战衣” 期待一场国家公园之行 镌刻在年轮里的足迹 天文大数据“重塑”银河系考古 科普视频/ 更多 国家植物园不是建公园 青海沙蜥野外生存技能大赏 在野外如何快捷地采集蜜蜂类昆... 专题透视/ 更多 助力碳达峰、碳中和，科普在行动 科学无悔 核心舱成功发射我们的空间站来... 工作动态/ 更多 动物所党委书记聂常虹等发表《科研院所党建与科研深度融合问题研究》文章 新疆生地所党委理论学习中心组深入学习贯彻习近平总书记关于科学家精神的重要论述 新疆生地所开展“强国复兴有我”科技服务下基层活动 “喜迎二十大永远跟党走奋进新征程——党领导下的青年运动文献展”举办 中科院机关举办学习贯彻习近平经济思想专题报告会 昆明植物所组织“践行生态文明建设，助力乡村振兴”主题党日活动 文化副刊 诗 歌 书 画 摄 影 散 文 反腐倡廉/ 更多 微生物所纪委集体学习《信访工作条例》 地球环境所纪委召开2022年第一次工作会议 武汉分院纪检组开展2021年度纪委工作检查 天津工生所召开警示教育传达部署会暨纪委扩大会议 植物所召开警示教育会 违纪违法举报 文明天地/ 更多 兰州化物所开展“点亮校园、爱心助学”教育帮扶活动 分子植物卓越中心举办“植”向未来科普系列在线讲座——达尔文和小猎犬号 离退休干部工作局举办“老年人与新冠疫苗接种”科普报告会 版纳植物园开展“科苑女性活动月”系列活动 中科院离退休老同志热议全国“两会”召开 信息公开工作信息 相关规定 信息公开管理办法 信息公开指南 信息公开目录 其他规定 组织结构 工作机构 监督机构 年度报告 2021年度报告 2020年度报告 2019年度报告 2018年度报告 中国科学院学部 基本信息 学部概况 院士大会 院士信息 规章制度 院士章程 增选工作有关规定 其他工作规则与管理办法 工作进展 院士增选 咨询评议 学术科普 工作动态 学部出版物 咨询决策系列 学术引领系列 科学文化系列 其他出版物 陈嘉庚科学奖 机构概况 规章制度 通知公告 中国科学院院部 机构设置 基本情况 院领导集体 组织机构 年度统计与出版物 年度统计 出版物 规章制度 综合性政策文件 学部工作与科技智库 科研活动管理 人力资源管理 党的建设与群团工作 离退休工作 发展规划 专项规划 财政经费 预算决算 重大基建项目 重大采购 院级项目 科学研究 科研创新单元 科研装备 先导专项 科研进展 成果转化 科技奖励 人事人才 人事任免 人才招聘 招生与培养 国际合作 国际组织 国际奖励 国际奖学金 科学传播 科普资源 科普知识 网站建设 首页 > 科学普及 > 科普文章 量子纠缠记 2019-12-16 人民日报海外版 【字体：大中小】 语音播报 “墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

全球首个规模化量子网络：合肥城域量子通信试验示范网概貌 　　可能很多人都有过类似的经历：当一个人想起另一个人的时候，对方却能同时感觉到；突然感觉到有人要给自己打电话，结果电话很快就响了…… 　　我们通常称之为“心灵感应”，两个人之间瞬间的信息传递就是如此微妙，只是长期以来，我们要么认为纯属巧合，要么干脆斥之为迷信、伪科学。

　　生活中的许多现象和奥秘，人类暂时还无法解释。

好在，科学对一切未知的东西，并不轻易否定。

　　20世纪量子理论的出现，颠覆了人类对微观世界的很多看法。

特别是量子纠缠理论的实验验证：具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个状态发生变化，另外一个也会瞬间发生变化——这不就非常类似于“心灵感应”么？！ 　　当然，这个实验不是为“心灵感应”做验证。

但基于量子纠缠理论的量子通信，解决了人类保密通信的巨大难题。

　　2016年8月，中国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星。

作为航天大国，中国几乎每年都会成功发射几颗卫星，这次虽然不会再像当年发射第一颗人造卫星“东方红一号”那样，出现举国欢庆的激动与兴奋，但在国际上仍然引起很大轰动。

　　“墨子号”是世界首颗量子科学实验卫星。

国际权威学术期刊《自然》曾评价，“国际同行们正在努力追赶中国，中国现在显然是卫星量子通信的世界领导者。

” 　　量子通信是迄今唯一安全性得到严格证明的通信方式。

　　对保密通信的需求自古就有，且无处不在。

大至国家安全、商业秘密，小至个人隐私，都无一例外地与此息息相关。

　　中学课本中有一篇大家熟知的课文《信陵君窃符救赵》，出自《史记·魏公子列传》，讲述魏公子信陵君盗魏王虎符、绞杀晋鄙、却秦存赵的故事，其中解决问题的死结，即中国古代的身份验证工具——虎符。

　　在中国古代，虎符乃兵甲之符，是古代皇帝授予将臣兵权和调兵遣将的信物。

“虎符”分为左右两半，需调兵时，由朝廷使者持右半符前往，军队长官将右半符与左半符验合后，军队即按使者传达的命令行动。

　　古希腊斯巴达人使用的密码棒，也许是人类最早使用的文字加密解密工具：把长带子状羊皮纸缠绕在圆木棒上，然后在上面写字；解下羊皮纸后，上面只有杂乱无章的字符，只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的圆木棒上，才能看出所写的内容。

　　保密和窃密，自始至终纠缠不已。

为了保密，人类不得不在加密技术上不断探索创新。

从用纸笔或简单机械实现加解密的“古典秘法体制”，到莫尔斯发明电报实现加解密的“近代密码体制”，再到以电子密码催生的“现代密码体制”，不断攀升。

　　保密与窃密的攻防双方，基本都是在加密、破译的反复之中循环着。

虽然机关算尽，但要确保保密通信万无一失，仍需绞尽脑汁。

　　现代密码体制中，无论是对称密码体制还是非对称密码体制，其安全性都是基于数学的复杂性，与计算机的计算能力相关联。

上世纪90年代，随着量子算法的提出，人们意识到，量子计算机在并行运算上的强大能力，使它能快速完成经典计算机无法完成的计算，一旦研制成功，将对现行所有密码体制造成严重威胁。

这话听起来不免让人胆战心惊。

但量子保密通信技术，让人类看到了“永不泄密”的曙光，可以做到不可窃听、不可破译。

　　神奇的是，量子通信具备有“反窃听”功能。

利用光子的量子态作为密钥本身的载体，收发双方通过量子测量的方法，能够检测出这些光子在传输过程中是否遭到了窃听者的窃听。

　　除了量子保密通信外，量子通信中还有另一种应用方式，即量子隐形传态。

量子隐形传态是利用已分发的量子纠缠，把粒子的量子状态传送至遥远距离。

在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，以光速又在另一个地方神秘地出现，而且不是巧合。

　　《西游记》中的神仙、妖怪经常玩“失踪”，孙悟空一个跟头就能翻出去十万八千里，现代科幻小说中描写的“星际穿越”，以及武侠小说中的“乾坤大挪移”，过去都只当是科学幻想。

现在看来，这些不是不可行，而是有可能。

　　量子通信因其安全性和广阔的应用前景，很快成为国际上量子物理和密码学的研究热点，受到各国政府和相关研究机构的广泛关注。

　　1992年，美国和加拿大的科学家首次实现了世界上第一个量子密钥分发，传输距离32厘米，由此拉开了量子通信实验研究的序幕。

如何大幅度提高量子保密通信的距离，成为重要研究方向，各国科研机构都竞相在这一领域发力。

　　1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证；2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子隐形传态距离提高到了600米。

　　正是在这个时候，潘建伟和他的研究团队，开始走进人们的视野。

一系列骄人的研究成果，不断给人们带来惊喜。

　　1996年，从中国科学技术大学毕业的潘建伟，赴奥地利因斯布鲁克大学留学，师从量子实验研究的著名学者安东·蔡林格教授。

1997年，还是博士研究生的潘建伟以第二作者身份发表了题为《实验量子隐形传态》的论文。

这个实验，被公认为量子信息实验领域的开山之作。

该论文与“爱因斯坦建立相对论”等划时代的论文一同被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。

　　潘建伟1999年博士毕业的时候，国内的量子信息研究还处于刚刚起步的阶段。

2001年，潘建伟在中国科学技术大学组建量子物理与量子信息实验室，经过10多年的努力，带出了一支声震国际的量子“梦之队”。

　　从32厘米到100公里，时间用了不到20年，却打开了量子通信走向应用的大门。

2006年夏，潘建伟小组和美国洛斯阿拉莫斯国家实验室—欧洲慕尼黑大学—维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案，同时实现了超过100公里的诱骗态量子密钥分发实验。

　　由潘建伟任首席科学家的“墨子号”量子科学实验卫星成功发射后不到一年，2017年9月，世界首条1000公里级量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。

利用量子“京沪干线”与“墨子号”量子卫星的天地链路，中科院与奥地利科学院进行了人类历史上第一次洲际量子保密通信视频通话。

　　2019年8月15日，国际权威学术期刊《物理评论快报》报道，中国科学家潘建伟研究团队在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。

美国物理学会等发表评论称，这一成果为发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础，是量子通信领域的一个里程碑。

　　值得一提的是，2017年5月3日，潘建伟团队宣布，利用高品质量子点单光子源，构建了世界首台针对特定问题的计算能力超越早期经典计算机的光量子计算原型机。

这意味着，量子计算的技术发展相当迅猛，诞生可以破解经典密码的量子计算机，也许并不遥远。

　　潘建伟说：“我们正处在一个不断实现和超越梦想的光荣时代。

”这种信心和情怀，让人敬佩，令人期待。

　　道高一尺，魔高一丈。

科学发展到今天，人类看到的世界，仅仅是整个世界的一小部分。

人类未知的世界，多到难以想象。

现在也许可以说，量子保密通信能做到“永不泄密”，但在未来呢？ 　　大胆假设，小心求证。

探求未知的梦想，才是人类前进的动力。

科学正是在不断怀疑、假设、证实、否定中不断发展的。

　　应该向那些执著于探知未来的人们致敬。

古往今来，正是因为有了他们，如潘建伟团队那样，始终锲而不舍地在与“量子们”的“纠缠”中，追逐梦想，揭示世界奥秘，展现神奇力量，才能让人类不断拓展所能认知的更广阔疆域，奔向原本以为遥不可及的远方。

　　(图片由安徽省新闻办提供) 　　“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

　　全球首个规模化量子网络：合肥城域量子通信试验示范网概貌　　可能很多人都有过类似的经历：当一个人想起另一个人的时候，对方却能同时感觉到；突然感觉到有人要给自己打电话，结果电话很快就响了……　　我们通常称之为“心灵感应”，两个人之间瞬间的信息传递就是如此微妙，只是长期以来，我们要么认为纯属巧合，要么干脆斥之为迷信、伪科学。

　　生活中的许多现象和奥秘，人类暂时还无法解释。

好在，科学对一切未知的东西，并不轻易否定。

　　20世纪量子理论的出现，颠覆了人类对微观世界的很多看法。

特别是量子纠缠理论的实验验证：具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个状态发生变化，另外一个也会瞬间发生变化——这不就非常类似于“心灵感应”么？！　　当然，这个实验不是为“心灵感应”做验证。

但基于量子纠缠理论的量子通信，解决了人类保密通信的巨大难题。

　　2016年8月，中国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星。

作为航天大国，中国几乎每年都会成功发射几颗卫星，这次虽然不会再像当年发射第一颗人造卫星“东方红一号”那样，出现举国欢庆的激动与兴奋，但在国际上仍然引起很大轰动。

　　“墨子号”是世界首颗量子科学实验卫星。

国际权威学术期刊《自然》曾评价，“国际同行们正在努力追赶中国，中国现在显然是卫星量子通信的世界领导者。

”　　量子通信是迄今唯一安全性得到严格证明的通信方式。

　　对保密通信的需求自古就有，且无处不在。

大至国家安全、商业秘密，小至个人隐私，都无一例外地与此息息相关。

　　中学课本中有一篇大家熟知的课文《信陵君窃符救赵》，出自《史记·魏公子列传》，讲述魏公子信陵君盗魏王虎符、绞杀晋鄙、却秦存赵的故事，其中解决问题的死结，即中国古代的身份验证工具——虎符。

　　在中国古代，虎符乃兵甲之符，是古代皇帝授予将臣兵权和调兵遣将的信物。

“虎符”分为左右两半，需调兵时，由朝廷使者持右半符前往，军队长官将右半符与左半符验合后，军队即按使者传达的命令行动。

　　古希腊斯巴达人使用的密码棒，也许是人类最早使用的文字加密解密工具：把长带子状羊皮纸缠绕在圆木棒上，然后在上面写字；解下羊皮纸后，上面只有杂乱无章的字符，只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的圆木棒上，才能看出所写的内容。

　　保密和窃密，自始至终纠缠不已。

为了保密，人类不得不在加密技术上不断探索创新。

从用纸笔或简单机械实现加解密的“古典秘法体制”，到莫尔斯发明电报实现加解密的“近代密码体制”，再到以电子密码催生的“现代密码体制”，不断攀升。

　　保密与窃密的攻防双方，基本都是在加密、破译的反复之中循环着。

虽然机关算尽，但要确保保密通信万无一失，仍需绞尽脑汁。

　　现代密码体制中，无论是对称密码体制还是非对称密码体制，其安全性都是基于数学的复杂性，与计算机的计算能力相关联。

上世纪90年代，随着量子算法的提出，人们意识到，量子计算机在并行运算上的强大能力，使它能快速完成经典计算机无法完成的计算，一旦研制成功，将对现行所有密码体制造成严重威胁。

这话听起来不免让人胆战心惊。

但量子保密通信技术，让人类看到了“永不泄密”的曙光，可以做到不可窃听、不可破译。

　　神奇的是，量子通信具备有“反窃听”功能。

利用光子的量子态作为密钥本身的载体，收发双方通过量子测量的方法，能够检测出这些光子在传输过程中是否遭到了窃听者的窃听。

　　除了量子保密通信外，量子通信中还有另一种应用方式，即量子隐形传态。

量子隐形传态是利用已分发的量子纠缠，把粒子的量子状态传送至遥远距离。

在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，以光速又在另一个地方神秘地出现，而且不是巧合。

　　《西游记》中的神仙、妖怪经常玩“失踪”，孙悟空一个跟头就能翻出去十万八千里，现代科幻小说中描写的“星际穿越”，以及武侠小说中的“乾坤大挪移”，过去都只当是科学幻想。

现在看来，这些不是不可行，而是有可能。

　　量子通信因其安全性和广阔的应用前景，很快成为国际上量子物理和密码学的研究热点，受到各国政府和相关研究机构的广泛关注。

　　1992年，美国和加拿大的科学家首次实现了世界上第一个量子密钥分发，传输距离32厘米，由此拉开了量子通信实验研究的序幕。

如何大幅度提高量子保密通信的距离，成为重要研究方向，各国科研机构都竞相在这一领域发力。

　　1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证；2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子隐形传态距离提高到了600米。

　　正是在这个时候，潘建伟和他的研究团队，开始走进人们的视野。

一系列骄人的研究成果，不断给人们带来惊喜。

　　1996年，从中国科学技术大学毕业的潘建伟，赴奥地利因斯布鲁克大学留学，师从量子实验研究的著名学者安东·蔡林格教授。

1997年，还是博士研究生的潘建伟以第二作者身份发表了题为《实验量子隐形传态》的论文。

这个实验，被公认为量子信息实验领域的开山之作。

该论文与“爱因斯坦建立相对论”等划时代的论文一同被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。

　　潘建伟1999年博士毕业的时候，国内的量子信息研究还处于刚刚起步的阶段。

2001年，潘建伟在中国科学技术大学组建量子物理与量子信息实验室，经过10多年的努力，带出了一支声震国际的量子“梦之队”。

　　从32厘米到100公里，时间用了不到20年，却打开了量子通信走向应用的大门。

2006年夏，潘建伟小组和美国洛斯阿拉莫斯国家实验室—欧洲慕尼黑大学—维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案，同时实现了超过100公里的诱骗态量子密钥分发实验。

　　由潘建伟任首席科学家的“墨子号”量子科学实验卫星成功发射后不到一年，2017年9月，世界首条1000公里级量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。

利用量子“京沪干线”与“墨子号”量子卫星的天地链路，中科院与奥地利科学院进行了人类历史上第一次洲际量子保密通信视频通话。

　　2019年8月15日，国际权威学术期刊《物理评论快报》报道，中国科学家潘建伟研究团队在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。

美国物理学会等发表评论称，这一成果为发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础，是量子通信领域的一个里程碑。

　　值得一提的是，2017年5月3日，潘建伟团队宣布，利用高品质量子点单光子源，构建了世界首台针对特定问题的计算能力超越早期经典计算机的光量子计算原型机。

这意味着，量子计算的技术发展相当迅猛，诞生可以破解经典密码的量子计算机，也许并不遥远。

　　潘建伟说：“我们正处在一个不断实现和超越梦想的光荣时代。

”这种信心和情怀，让人敬佩，令人期待。

　　道高一尺，魔高一丈。

科学发展到今天，人类看到的世界，仅仅是整个世界的一小部分。

人类未知的世界，多到难以想象。

现在也许可以说，量子保密通信能做到“永不泄密”，但在未来呢？　　大胆假设，小心求证。

探求未知的梦想，才是人类前进的动力。

科学正是在不断怀疑、假设、证实、否定中不断发展的。

　　应该向那些执著于探知未来的人们致敬。

古往今来，正是因为有了他们，如潘建伟团队那样，始终锲而不舍地在与“量子们”的“纠缠”中，追逐梦想，揭示世界奥秘，展现神奇力量，才能让人类不断拓展所能认知的更广阔疆域，奔向原本以为遥不可及的远方。

　　(图片由安徽省新闻办提供)　　 更多分享 打印 责任编辑：侯茜 宇宙的形状超乎你想象 茫茫星海“撒网”，围猎“黑洞之王” 扫一扫在手机打开当前页 ©1996-中国科学院版权所有　京ICP备05002857号-1　京公网安备110402500047号　网站标识码bm48000002 地址：北京市西城区三里河路52号邮编：100864 电话：861068597114（总机）　861068597289（总值班室） 编辑部邮箱：[email protected] ©1996-中国科学院版权所有　京ICP备05002857号-1　京公网安备110402500047号　网站标识码bm48000002 地址：北京市西城区三里河路52号邮编：100864 电话：861068597114（总机）　861068597289（总值班室） 编辑部邮箱：[email protected] ©1996-中国科学院版权所有京ICP备05002857号-1京公网安备110402500047号网站标识码bm48000002 地址：北京市西城区三里河路52号邮编：100864电话：861068597114（总机）　　　861068597289（总值班室）编辑部邮箱：[email protected]