魔法時代的一次靈異事件:《一次搞懂量子通訊》選摘

2021-09-21 05:10

? 人氣

作者指出,「量子」此一名詞,本意指微觀世界中「一份一份」的不連續能量。(時報出版提供)

作者指出,「量子」此一名詞,本意指微觀世界中「一份一份」的不連續能量。(時報出版提供)

119年前的12月12日,位於加拿大紐芬蘭島的聖約翰斯港口。

[啟動LINE推播] 每日重大新聞通知

那一天,如果有人路過這片荒涼的海岸,一定會被眼前的奇景驚訝到掉下巴:海灘的鐘樓上空,竟然翱翔著一只巨大的六邊形風箏。它迎著凜冽的海風一躍而起,在120公尺的高空盤旋,驕傲地俯瞰一望無際的大西洋。

鐘樓裡,一個年輕人焦灼的目光正眺望著大洋彼岸的英格蘭。冬日的陽光冷冷地盯著鐘樓的指標,疲憊的波濤百無聊賴地拍打著礁石。他把電話聽筒緊緊貼在耳邊,直到手心攥出汗─但他什麼都沒聽見,除了自己在一片寂靜中無法抑制的心跳聲。也許,快了,就快到了??

他在等候一個遠道而來的客人。

3700公里外的英格蘭,一束掙脫天線重獲自由的電磁波正以光速衝破雲層,眼看就要飛向外太空,卻在6萬公尺的高空一頭撞上電離層,一個跟頭栽進大西洋。

從海裡爬起來一看,不知不覺已來到楓葉之國,本打算再繞著地球多溜達幾圈解悶,不料竟被一根裝在風箏上的天線俘獲,身不由己地沿著導線滑進聽筒,變成3聲微弱而堅定的「嘀、嘀、嘀」。

無線通訊的發展

只用了0.01秒,就成為人類歷史上第1個橫跨大西洋的無線電訊號。

歷經6年研發,耗資數萬英鎊(相當於今天的4億3000萬新台幣),面對無數次挫敗和冷眼,年僅27歲的古列爾莫.馬可尼(Guglielmo Marconi)終於成功了,他用無線電改變世界!只發送了1個字母S。而且,實驗的大部分時間,這個S微弱到幾乎無法聽清楚。難怪很多專家對馬可尼的發明不屑一顧,甚至質疑能否稱之為發明—畢竟,只能發出1個字的技術也算通訊嗎?

普通人的眼裡,那一天不過是報紙上一行「看起來很厲害,但卻不知道是什麼」的頭條,一則真假難辨的傳聞,一種距離現實遙遙無期的黑科技。

那一天,似乎什麼都沒有改變。

直到2年後,英國《泰晤士報》正式使用無線電向美國發送每日新聞;

直到8年後,35歲的馬可尼憑藉無線通訊領域的發明獲得諾貝爾物理學獎;

直到11年後,絕境中的鐵達尼號靠著無線電呼救,710名乘客和船員獲救;

直到21年後,世界上第1個無線廣播電台開始播音;

直到36年後,馬可尼病逝時,英倫三島所有無線電全體靜默2分鐘,致敬這位為無線通訊事業奉獻一生的義大利奇男子。

包括馬可尼自己,當時沒有人能夠想像接下來的100多年,通訊會把世界變成這樣:

2016年8月16日,世界第1顆量子通訊衛星「墨子號」從中國的酒泉基地發射。

就像當年的馬可尼一樣,今天的我們無從想像,未來的量子通訊與量子計算,終將帶來一個怎樣的魔法時代。

絕對安全的資訊傳輸?秒破全世界加密系統的超級電腦?瞬移、穿越將不再是科幻?

2016年8月16日,潘建偉院士的量子通訊衛星飛上天了。

2017年8月10日,「墨子號」完成3大科學實驗任務,實現星地間1200公里的超遠距離量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態。

2017年9月29日,連接北京、上海,全長2000多公里的量子通訊骨幹網路「京滬幹線」開通,與「墨子號」成功對接。

2018年11月13日,武漢-合肥量子通訊網「武合幹線」開通;同年底,中國量子網路線路總長超過7000公里。

今天,已經有量子通訊手機和視訊會議系統,政府和銀行都用量子通訊傳輸加密資料,阿里巴巴已經把量子通訊搬到雲端。下一步,量子通訊的大規模商業化正蓄勢待發。也許不久後,人人都會用無法破解的加密網路「剁手」、聊天、看直播。難道,你還覺得量子理論是象牙塔裡的黑科技,和你的生活毫無關係?

讓我們先從神祕的量子理論開始,解密量子通訊。

這註定是一段不可思議的旅程。

任何足夠先進的科技,初看都與魔法無異。——亞瑟.克拉克(Arthur Charles Clarke)

如果你完全不懂量子力學,請放心大膽地往下看,我保證不用任何公式就能秒懂,連1加1等於2的幼兒園數學基礎都不需要。

如果你自以為懂量子力學,請放心大膽地往下看,保證看完會仰天長嘆:「什麼是量子力學啊?!」

正如量子力學兼撩妹大師理察.費曼(Richard Feynman)的名言:「從前,據說世界上只有12個人懂相對論—我不信。也許曾經只有1個人懂相對論,但當人們看他的論文後,懂的人肯定不只12個。然而另一方面,我可以有把握地說,沒有人懂量子力學。」

換句話說,誰要是覺得自己徹底搞懂量子力學,那他肯定不是真懂。

在燒腦、反直覺和「毀人三觀」方面,恐怕沒有任何學科能和量子力學相比。如果把理工男最愛的大學比做霍格華茲魔法與巫術學院,唯一能與量子力學專業相提並論的只能是黑魔法。

然而,量子理論之所以看上去如此神祕,不是因為物理學家故弄玄虛。其實,量子理論誕生之初的搖籃時期,它原本只是人畜無害的學科,專門研究電子、光子之類的小玩意兒。而「量子」這個現在看來很厲害的名詞,本意不過是指微觀世界中「一份一份」的不連續能量。

這一切都源於一次物理學的靈異事件……

20210917-《一次搞懂量子通訊》書封。(時報出版)
一次搞懂量子通訊》書封。(時報出版)

*作者畢業於復旦大學理論物理專業科系,研究方向為量子級別的分子電子學與理論計算。現從事網路+人工智慧行業創業。知乎站內的科普作者,本文選自作者新作《一次搞懂量子通訊》(時報出版)

關鍵字:
風傳媒歡迎各界分享發聲,來稿請寄至 opinion@storm.mg

本週最多人贊助文章