猫爱因斯坦和密码学(我也能看懂的量子通信)

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如果你完全不懂量子力学，请放心大胆地往下看， 我保 证不用任何公式就能让你秒懂，连 1+1=2 的幼儿 园数学基 础都不需要。 如果你自以为懂量子力学，也 请放心大胆地往下看，我保证你看完会仰天长叹: 什么是 量子力学 啊?! 正如量子力学大师兼撩妹大师理查德·费曼的名言 : “从前，据说世界上只有 12 个人懂相对论— 我 可不信。也许曾经只有 1 个人懂相对论，但当人们看 了他的论文 以后，懂的人肯定不止 12 个。然而另一 方面，我可以有把 握地说没有人懂量子力学。 —换句话说，谁要是觉得自己彻底搞懂了量子力学 ， 那他肯定不是真懂。 在烧脑、反直觉和“毁人三观”方面，恐怕没有任 何学科能够和量子力学相比。如果把理工男最爱的大学 比作霍格沃兹魔法学校，那么唯一可以和量子力学专业 相提并论的，只能是黑魔法。 然而，量子理论之所以看上去如此神秘，并不是因 为物理学家的故弄玄虚。其实，在量子理论诞生之初的 摇篮时期， 它原本只是一门人畜无害的学科，专门研究电子、 光子之类 的小玩意儿。而“量子”这个现在看来很牛 的名词，本意不 过是指微观世界中“一份一份”的不 连续能量。 这一切，都源于一次物理学的灵异事件...... 百年战争 20 世纪初，物理学家开始重点纠结一个其实已经 纠结 了上百年的问题: 光，到底是波还是粒子? 所谓粒子，可以想象成一颗光滑的小球球。每个粒 子有确定的位置和速度，运动时直线前进，相撞时会按 一定角度反弹。每当你打开手电，无数光子就像出膛的 炮弹一样，笔直地射向远方。很多著名科学家(牛顿、 爱因斯坦、普朗克、康普顿) 做了很多权威的实验 a， 确凿无疑地证明了光是一种粒子。 比如，就拿让爱因斯坦得诺奖的经典光学实验“光 电 效应”来说吧。人们发现，光照到一块金属上，金 属的表面 居然会产生电流;而且更诡异的是，这种现象 对光的强度完 全无感，只与光的频率有关。如果频率 不够，无论用多强 的光照射金属板，光电效应都不会 发生;反过来，只要光频 率刚刚越过一个门槛值，再微 弱的光线都可以触发光电效应， 只不过产生的电流比 较小而已。 今天看来，这是一个非常简单的实验，简单到被写 进高 中物理教科书，成为高考物理卷的必考知识点， 当年却让众 多科学大佬一筹莫展。电子吸收了光能， 挣脱原子核的电磁力束缚跑来，从而形成了电流 —这 部分很容易理解; 但是，你怎么解释“频率门槛”的事