光子之舞
爱因斯坦,量子纠缠和量子隐形传态
作品简介
在本书中,读者将穿越群星璀璨的物理学史,感受伟大头脑的求知激情,体会量子力学反直觉、反日常经验的有趣特质,了解量子力学的广泛适用性和革新技术的无垠潜力,展开对意识和现实世界关系的薛定谔的猫、凭空出现和消失的电子、幽灵般的超距作用。这些抽象的概念很容易让人认为,量子力学离自己的生活很远。但实际上,量子力学不仅是计算机、智能手机和医学成像设备等许多现代技术的基础,还带来了化学、生物学等领域的全新发现。量子力学与经典物理学的交锋及其引发的哲学认识论问题,则更是令无数人流连忘返。
本书的作者是诺贝尔物理学奖得主、量子信息科学先驱安东·蔡林格,书中回溯了量子力学的诞生和发展史,覆盖了从爱因斯坦和普朗克的早期理论到近年来量子隐形传送前沿研究各个阶段。塞林格用扣人心弦的科研叙事,串起物理学史上一个个惊人的发现,将深奥的量子力学理论清晰易懂地呈现在读者眼前。书中不仅讲解了量子力学领域标志性的经典概念,包括波粒二象性、量子纠缠、海森堡不确定性原理等,而且细致探讨了量子力学中一些突破性的最新实验,例如纠缠粒子的产生和量子信息的成功传送,并解释了这些实验是如何为量子计算和量子密码学等充满想象力的崭新技术铺平道路的。
安东·蔡林格(Anton Zeilinger),奥地利籍物理学家,现任奥地利科学院院长。2022年获得诺贝尔物理学奖。
他的论文共被引用94000余次,并于2014年进入汤森路透“高引用科学家”榜单。塞林格长期从事量子物理和量子信息研究,是国际上量子物理基础检验和量子信息领域的先驱和重要开拓者。无论是理论还是实验,塞林格在量子物理基础检验方面建立了始创性的功绩。他曾与合作者在国际上率先开展中子、原子、大分子的量子干涉实验,实现了无局域性漏洞、无探测效率漏洞的量子力学非定域性检验,提出并在实验中制备首个多粒子纠缠态(GHZ态),这在量子力学基础检验和量子信息中起着关键作用。基于量子物理的基础检验,塞林格与同事开发出了多光子干涉度量学,进一步把它们广泛用于量子信息处理,具体包括量子密集编码、远距离量子通信、光量子计算等领域。其中,他在1997年首次实现量子隐形传态的工作,被公认为是量子信息实验研究的“开山之作”。从1983年开始,塞林格一直与中国科学院、中国工程院等机构定期交流与合作。通过“墨子号”量子科学实验卫星,塞林格团队以合作形式参与到中国科学院主导的洲际量子通信实验。而且,还在全球第一次使北京—维也纳两地的量子保密通信成为可能,该成果入选了美国物理学会评选的“2018年度国际物理学十大进展”。
作品目录
推荐序一
推荐序二
序言 别有洞天的多瑙河河底
1 太空旅行
2 光是什么
3 牧羊犬与爱因斯坦的光粒子说
4 爱因斯坦与他的诺贝尔奖
5 矛盾
6 确实存在的不确定性
7 量子不确定性:是我们无知,还是原本如此?
8 反对隐形传态的量子判决
9 量子纠缠力挽狂澜
10 爱丽丝与鲍勃在量子实验室
11 光的偏振:匡廷格教授的一次讲座
12 爱丽丝和鲍勃发现了双生粒子
13 约翰论爱因斯坦、波多尔斯基和罗森
14 约翰论定域隐变量
15 爱丽丝和鲍勃实验扑朔迷离的结果
16 约翰·贝尔的故事
17 出乎意料的爱丽丝与鲍勃
18 超越光速,穿越回过去?
19 爱丽丝、鲍勃和光速极限
20 漏洞
21 蒂罗尔山上
22 量子博彩
23 双光子量子博彩
24 量子货币——宣告假币覆灭
25 量子卡车的超载运输
26 纠缠原子发射源及早期的实验
27 超级发射源与通信漏洞封堵
28 多瑙河岸的量子隐形传态
29 多光子奇迹及量子隐形传态
30 纠缠的隐形传态
31 进一步的实验
32 量子信息技术
33 量子隐形传态的未来
34 特内里费岛上空的信号
35 最新进展以及若干开放性问题
36 这一切意味着什么?
附录 人人都能读懂的纠缠——一个量子谜团
术语表