量子卫星跟量子力学是什么关系？

量⼦擦除实验由双缝⼲涉实验演化⽽来。

⼀束光通过两个条窄缝，会发⽣⼲涉现象，产⽣⼲涉条纹， 这是波的特性。⼈们认为这是光⼦和光⼦之间产⽣了⼲涉，但是当光⼦被单个发射，⽆法与其他光⼦ 产⽣⼲涉时，依然会产⽣⼲涉条纹。

 为了弄清楚光到底是波还是粒⼦，科学家在窄缝后设置了观测仪器，以确定光⼦是穿过了哪个窄缝。 然⽽诡异的是，当打开观测器观测光⼦的通过路径时，光⼦仿佛知道它被观测了，完全呈现粒⼦的特 性，⼲涉条纹不⻅了。这颠覆了⼈们的认知。 波尔认为粒⼦没被观测时，是波和粒⼦两种状态的叠加，没⼈知道它会表现那种特性。当⽤观测粒⼦ ⽅式⽅式观测它时，它才会呈现粒⼦的特性，⽽使⽤观察波的⽅式观察它，就会呈现波的特性。在粒 ⼦被观测之前，波和粒⼦同时存在的状态，称为叠加态。 

2019年，科学家们⾸次拍到了量⼦纠缠的照⽚，证明粒⼦的确存在叠加态。爱因斯坦似乎错了。 量⼦纠缠指的是叠加态的“粒⼦”之间能够建⽴某种联系，当⼀个其中粒⼦被测量，呈现某种状态 后，另⼀粒⼦⽴刻能呈现另⼀种状态。 

2020年6⽉，⾃然杂志刊登了中国量⼦实验卫星墨⼦号的实验成果，墨⼦号实现了在1120千⽶距离上 的量⼦纠缠分发。 什么是量⼦纠缠分发，墨⼦号卫星是如何⼯作的？ 要知道纠缠分发，⾸先得知道如何产⽣纠缠态的量⼦。

简单来说，制造量⼦纠缠的⽅法通常会⽤光⼦轰击某种晶体，由于晶体的天然特性，当⼀个光⼦撞到 晶体后，能分裂为两个光⼦，这两个光⼦彼此之间就会形成纠缠态。 常⽤的晶体⼤致分为两种，⼀种为BBO（偏硼酸钡）晶体，⼀种为PPKTP（周期极化磷酸氧钛钾磷酸 氧钛钾）晶体。 墨⼦号量⼦卫星，就是采⽤了PPKTP晶体⽣成了偏振纠缠的光⼦对。

 偏振指的是改变光的振动⽅向，⾃然界中的光有各种振动⽅向，通过⼀些光学元件，例如半波⽚，能 够使光沿着某⼀个⻆度振动，这样的光称为偏振光，⽽偏振纠缠，指的是光⼦和光⼦之间的振动⽅向 形成纠缠态，⼀个的光⼦振动⻆度的改变会⽴刻影响另⼀个。 墨⼦号卫星上的激光发⽣器产⽣的激光，经过半波⽚，四分之⼀波⽚，会变成45度⻆的偏振光，经过 偏振分束器PBS，被分成两束同向偏振光，再轰击KTP晶体，能够产⽣⼀对光⼦对，之后在利⽤PBS将 两对光⼦叠加，就能制造出偏振纠缠态的光⼦对。 

这是墨⼦号上制造的偏振纠缠的光⼦对，在观测前，我们⽆法知道任何⼀个光⼦的振动⽅向，此时， 对于外界，这两个粒⼦就像被关在⿊盒之中，可以认为他们处于垂直与⽔平⽅向振动的叠加态。 之后这两个光⼦将会被分开，分别向地⾯上相距1120km的两个接收站A和B发送， 假如接收站A对收到的光⼦进⾏测量，得到垂直的偏振⽅向，则B站接收到与之纠缠的光⼦会⽴刻呈现 ⽔平的偏振⽅向。 假如垂直⽅向记为1，⽔平⽅向记为0，那AB之间只要⼀⽅将测得的结果反转，就能得到相同的⼀串数 字，这串数字可以作为加密通信的密钥。