經(jīng)過(guò)多年研究，中國(guó)科學(xué)院潘建偉團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了高維量子系統(tǒng)的隱形傳態(tài)，為可擴(kuò)展量子估計(jì)和量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了這一成果，并稱其為“量子通信領(lǐng)域的里程碑”。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)潘建偉介紹，量子隱形傳態(tài)是一種全新的通訊方式，類(lèi)似于懸疑劇中的星際旅行。 它可以利用量子糾纏的特性，將未知的量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)的地方，而不需要傳輸物質(zhì)本身。 它是遠(yuǎn)距離量子通信和分布式量子估計(jì)的核心功能單元。
量子熱和相對(duì)論不僅是數(shù)學(xué)的突破，也是人類(lèi)思想的巨大飛躍。 它們帶來(lái)了人類(lèi)宇宙觀、自然觀的深刻變化，被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的科學(xué)革命。 由于量子熱在科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上具有非常重要的地位，因此成為公共機(jī)構(gòu)考試中經(jīng)常涉及的考點(diǎn)。 接下來(lái)，小編將為大家詳細(xì)介紹量子、量子熱學(xué)、量子通信等相關(guān)概念和理論。
測(cè)試點(diǎn)1：量子
量子是現(xiàn)代數(shù)學(xué)中的一個(gè)重要概念。 它是由瑞典化學(xué)家M.普朗克在1900年首先提出的。如果一個(gè)數(shù)學(xué)量有最小的不可分割的基本單位，那么這個(gè)數(shù)學(xué)量就是量子化的，最小的單位稱為量子。 中文名稱源自拉丁文，意為“多少”，代表“某種物質(zhì)的相當(dāng)數(shù)量”。 數(shù)學(xué)中經(jīng)常使用量子的概念，指的是不可分割的基本實(shí)體。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，量子是能夠表達(dá)某種物質(zhì)或化學(xué)量特性的最小單位。
自普朗克提出量子概念以來(lái)，愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克、玻恩等人，在20世紀(jì)上半葉初步構(gòu)建了完整的熱量子理論。 絕大多數(shù)數(shù)學(xué)家將量子熱視為理解和描述自然的基本理論。 這與以牛頓熱為代表的經(jīng)典化學(xué)有著本質(zhì)的區(qū)別。 量子化現(xiàn)象主要表現(xiàn)在微觀化學(xué)世界中。 描述微觀化學(xué)世界的數(shù)學(xué)理論是量子熱。
測(cè)試點(diǎn)2：量子熱
量子熱力學(xué)是一種數(shù)學(xué)理論，是研究物質(zhì)世界中微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)分支。 主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的基本理論。 它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)，是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的兩大基本支柱。 許多數(shù)學(xué)理論和科學(xué)，如原子化學(xué)、固體化學(xué)、核化學(xué)、粒子化學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科都是基于量子熱。 量子熱是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，但它廣泛應(yīng)用于物理學(xué)等學(xué)科和許多現(xiàn)代技術(shù)中。
測(cè)試點(diǎn)3：量子通信
1. 概念
量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)來(lái)傳輸信息的一種新型通信方式。 量子通信是近26年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興交叉學(xué)科，是量子理論與信息論相結(jié)合的新研究領(lǐng)域。 近年來(lái)，該課題逐漸從理論走向?qū)嶒?yàn)，走向?qū)嵺`發(fā)展。
2. 分類(lèi)
按照應(yīng)用路徑，量子通信可分為：量子密碼通信、量子隱形傳態(tài)和量子密集編碼。 根據(jù)其傳輸?shù)男畔?nèi)容，可分為經(jīng)典通信和量子通信兩大類(lèi)。 后者主要傳輸量子密鑰，而前者可用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。
3. 特點(diǎn)
量子通信有很多特點(diǎn)。 與傳統(tǒng)通信方式相比，量子通信最大的優(yōu)勢(shì)是絕對(duì)安全、高效。 首先，傳統(tǒng)的通信方式在安全性方面存在諸多缺陷。 量子通信將加密和傳輸信息。 這個(gè)過(guò)程中的密鑰不是固定的，充滿隨機(jī)性。 雖然被相關(guān)人員查獲，但想要獲得真實(shí)信息并不容易。 此外，量子通信還具有抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性能好、噪聲比低等優(yōu)點(diǎn)。 以及廣泛應(yīng)用的可能性。
量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對(duì)安全的特點(diǎn)。 它不僅在國(guó)家安全、金融等信息安全領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和前景，而且逐漸走進(jìn)人們的日常生活。
4、量子通信衛(wèi)星
量子通信衛(wèi)星通過(guò)衛(wèi)星與地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)連接，形成天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)。 它是一種利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳輸?shù)男滦屯ㄐ欧绞健?它具有保密性強(qiáng)（目前理論上無(wú)法破解）、量子隱形傳態(tài)等特點(diǎn)，是世界通信發(fā)展的方向。
2016年8月16日1時(shí)40分，我國(guó)在蘭州衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)鼎成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”送入太空。 這將使我國(guó)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的量子通信，建立天地一體化的量子保密通信和科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
第一顆量子通信衛(wèi)星以唐代中國(guó)科學(xué)家墨子的名字命名。 墨子最早提出光沿直線傳播的思想，并進(jìn)行了小孔成像實(shí)驗(yàn)。 它以他的名字命名，以紀(jì)念他在化學(xué)光學(xué)方面的早期成就。
墨子通過(guò)小孔成像實(shí)驗(yàn)第一個(gè)發(fā)現(xiàn)光沿直線傳播，并首次對(duì)光的直線傳播給出了科學(xué)解釋——這是光學(xué)中非常重要的原理，奠定了一定的基礎(chǔ)。為量子通信的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 墨子在某種意義上還提出了粒子論。 光量子實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星以中國(guó)科學(xué)家儒家墨子的名字命名，彰顯了中國(guó)的文化自信。
考試練習(xí)：
1、( )的形成和發(fā)展量子子力學(xué)基礎(chǔ)物理，標(biāo)志著人類(lèi)認(rèn)知從宏觀到微觀的重大飛躍。
A. 量子熱 B. 相對(duì)論
C. 電磁理論 D. 核化學(xué)
【答案】A
【分析】量子熱在低速和微觀現(xiàn)象范圍內(nèi)具有普遍的應(yīng)用意義。 量子熱學(xué)的形成和發(fā)展，標(biāo)志著人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然從宏觀到微觀的重大飛躍。 本題選擇A選項(xiàng)。
2. 現(xiàn)代數(shù)學(xué)的兩個(gè)基本支柱是相對(duì)論和（）
A. 經(jīng)典熱 B. 量子理論
C. 光學(xué)理論 D. 天體化學(xué)
【答案】B
【分析】量子熱和相對(duì)論構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)，是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的兩大基本支柱。 許多數(shù)學(xué)理論和其他相關(guān)學(xué)科都是基于量子熱。 本題選擇B選項(xiàng)。
3. ( ) 是研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)分支。
A. 熱力學(xué) B. 電磁理論
C. 量子熱 D. 相對(duì)論
【答案】C
【分析】量子量熱學(xué)是研究物質(zhì)世界中微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)分支。 主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的基本理論。 本題選擇C選項(xiàng)。
4、隨著（）發(fā)射任務(wù)的圓滿成功，人類(lèi)將首次完成衛(wèi)星與地面之間的量子通信。
A. 脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星 B. 神舟十一號(hào)載人飛船
C.“墨子”實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星 D.天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室
【答案】C
【解析】2016年8月16日，中國(guó)科學(xué)家自主研制的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，全球首次實(shí)現(xiàn)星地量子通信。
5、2016年8月16日，我國(guó)成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，標(biāo)志著我國(guó)空間科學(xué)研究又邁出了重要一步。 這顆衛(wèi)星被命名為“墨子”，是因?yàn)椋?）
A.墨子論謙愛(ài)思想
B.墨子論述兼愛(ài)思想
C.墨子提出日心說(shuō)
D.墨子發(fā)現(xiàn)光是沿直線傳播的
【分析】D
【答】墨子首先提出光沿直線傳播的思想，并進(jìn)行了小孔成像實(shí)驗(yàn)。 它以他的名字命名量子子力學(xué)基礎(chǔ)物理，以紀(jì)念他在化學(xué)光學(xué)方面的早期成就。 本題選擇D選項(xiàng)。