多光子纠缠什么的……是个啥？

　　 获得2015年度国家自然科学一等奖的“多光子纠缠和干涉度量学”，到底是做什么的？

　　国家自然科学一等奖是中国自然科学领域的最高奖项，很多耳熟能详的老一辈科学家历史上都作为过获奖人名列其中，但是因2014年获奖的“透明计算” 存在较大争议，今年急需一个众望所归的团队来重新树立该奖项的声誉。恰好2015年初潘院士团队作为最大热门参加了该奖项的评选，并最终毫无悬念地得奖。

　　2016年1月8日，潘建伟院士、彭承志教授、陈宇翱教授、陆朝阳教授、陈增兵教授等5人团队获得了2015年度国家自然科学一等奖，在人民大会堂 接受颁奖。5位老师均来自中国科学技术大学，他们是该奖项历史上最年轻的获奖团队，其中潘建伟、彭承志、陈增兵3位老师为70后，而陈宇翱和陆朝阳两位老师为80后。

　　这次潘建伟院士团队获奖的项目名称为“多光子纠缠和干涉度量学”1。“多光子纠缠”顾名思义就是让多个光子产生纠缠。这是利 用光子做量子隐形传态和量子计算的必要前提。而“干涉”就是实验上实现多光子纠缠的手段。潘建伟院士团队在量子通信和量子计算等多个方向上都取得了世界领 先的科研成果，“多光子纠缠和干涉度量学”就作为其核心研究内容之一，贯穿始终。

　　介绍“多光子纠缠和干涉度量学”，首先需要介绍一下什么是量子纠缠。

  量子纠缠

　　量子力学中最神秘的就是叠加态，而“量子纠缠”就是多粒子的一种叠加态。以双粒子为例，一个粒子A可以处于某个物理量的叠加态，可以用一个量子比特来表示:

　　ΦA=a|0>A+b|1>A

　　（|>为狄拉克符号，代表量子态。a和b是任意两个复数，满足关系|a|2+|b|2=1，后同。）同时另一个粒子B也可以处于叠加态，即：

　　ΦB=a|0>B+b|1>B

　　当两个粒子发生纠缠，就会形成一个双粒子的叠加态，例如：

　　ΦAB=a|0>A|1>B +b|1>A|0>B

　　就是一个纠缠态：无论两个粒子相隔多远，只要没有外界干扰，当A粒子处于0态时，B粒子一定处于1态；反之，当A粒子处于1态时，B粒子一定处于0态。

　　用薛定谔的猫做比喻，就是A和B两只猫如果形成上面的纠缠态：

　　无论两只猫相距多远，即便在宇宙的两端，当A猫是“死”的时候，B猫必然是“活”；当A猫是“活”的时候，B猫一定是“死”（当然真实的情况是猫这种宏观物体不可能把量子纠缠维持这么长时间，几亿亿亿亿分之一秒内就会解除纠缠。但是基本粒子是可以的，比如光子。）。