舉重若輕談量子糾纏

上月國務院印發了《關於新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》，要求各地區各部門結合實際認真貫徹落實科普工作，今天來了一個大題目，大家來科普一下。

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諾貝爾物理學獎昨頒給三位來自歐美的量子力學科學家，表彰他們「進行了糾纏光子的實驗，確立了對貝爾不等式的不成立，並開創了量子信息科學」。首先拆解一個前提︰量子力學是屬於「微觀世界」的物理現象，與古典物理學的「宏觀世界」有著截然不同的秩序，一旦掌握到量子世界的變化規律，科學技術便會躍升幾億到幾萬億倍。（例如2020年12月中國公布的量子電腦「九章」比最快的日本「超腦」理論快100萬億倍！）

點先可以成功研發量子電腦？量子學專家潘建偉2016年來港演講，深入淺出談到︰「量子有什麼神秘？量子物理現象，100年前被科學界發現及證實存在，量子與宏觀世界的原子最大不同之處，就是量子有『分身術』——學術稱之為『量子糾纏』，在宏觀世界之內，找不到類似現象。」能夠有效控制到「量子糾纏」現象，便可取得無比的能量，創造未來神奇科技。

深入一點談量子糾纏。在微觀世界內，兩個粒子如果有關係，例如由一個粒子衰變成兩個粒子的話，這兩個粒子不論相隔10呎那麼近，乃至遠到10光年，彼此關係都不是獨立的，而是互相纏繞著。如果其中一個粒子被偵測到出現向上旋轉，另一個粒子不論在多遠，必然同時出現相反的向下旋轉。

如果兩粒子是相隔10光年那麼遠，這個糾纏現象豈不是超光速？超過10億10萬億光速都有可能，是不是？愛因斯坦被這現象難倒了，因為根據物理學原理，兩個粒子之間要進行互動及轉變，必然依靠中介物質，但任何的中介物質都無法超過光速，換言之，沒有東西可以超光速影響另一個區域的事物，這就是「區域實在論」，愛因斯坦堅持這一學說。但兩個粒子的糾纏怎如何同時互聯、互通、互變的呢？

愛因斯坦作出一個假設︰如果要違背理論的話，糾纏粒子之間可能存在一種人類還沒有發現的作用機制，姑且名之為「隱形變量」。但量子力學沒有方法證明這個世界是否存在「隱形變量」，所以愛因斯坦認為量子力學有問題。

量子力學是否完備？上世紀三四十年代出現爭議，到了1964年，愛爾蘭物理學家約翰貝爾提出「貝爾不等式」實驗，驗證愛因斯坦等三位科學家對量子力學的懷疑（EPR悖論）——如果愛因斯坦是對的，「貝爾不等式」成立；如果「貝爾不等式」不成立，則量子力學是完備的。

三位新科諾貝爾物理學獎得主成就，在於他們「確立了對貝爾不等式的不成立」，為量子科學技術亮起綠燈，不過，量子技術已經超前發展到中美「量子霸權」之爭（Quantum Supremacy）——量子電腦運算力超越世上所有電腦。

如果美國搶先取得「量子霸權」，今天屬於中國的移動支付、數字交易的領導地位，便會毫無保留的易手（無法保密）。反之，中國早一步達到「量子霸權」，憑藉龐大的計算力，美國的人工智能、生物科技、天文觀測、太空計劃等項目，就會落後於中國（我們的超級計算後來居上）。

科普工作最緊要舉重若輕，不要多也不必太過，先求大眾明白了，就有機會提升其科學的興趣，對中小學生尤其重要。

深藍

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

有兩位年輕人在一個充滿太空夢氣氛的星期天，去到旺角彌敦道黃金地段，準備見識太空人生活，可是他們失望而回，故事一晃便是60多年，當時是美國又一次成功載人火箭升空消息傳遍世界。

香港上個星期天也是滿滿的太空夢，國家是日宣布展開第四批預備航天員選拔工作，並首次在香港和澳門特別行政區選拔載荷專家，讓港澳市民也有機會參與國家載人航天工程，實現航天夢。

兩年輕人係我長輩，某日聚會時說起「彌敦道的瘀事」，笑到周圍的子侄人仰馬翻。「係囉，我同佢兩個都係中學生，花咗十幾廿蚊，還要排隊在這間原本以賣臘味，又做西餐的名店排隊入座，吃一頓『太空餐』，你知唔知道，我兩個太空夢迷以為店主從美國引來太空人在火箭升空所吃的特別科學化新奇的餐…。」

過了幾十年，他們都記憶猶新，事關「太空餐」是一個marketing噱頭，收你十幾廿蚊是圓你追潮流的心理，簡言之，他們被搵笨。「太空餐應該好似牙膏一樣的濃縮食物，你估好似聖誕大餐咁咩？」如果那一太空餐竟然還有臘味煲仔飯，才是真正的胡鬧青春劇場景。

我其實想說，當年長輩情迷太空夢，背後是他們對美國這個超級大國有所鍾愛，點解？「呢個國家可以培養自己的年輕人當太空員，你話有幾威水呢？我相信在世界大同的願景之下，有朝一日華人都可以上美國的太空船做太空人。」此話聽來彷如隔世，我有幾點感觸。

1955年，哈爾濱軍工第一任院長陳賡大將從北京乘坐飛機前親自陪同錢學森參觀軍事學院，陳賡與剛從美國回來的錢學森探討科技發展，問：「中國人搞導彈行不行？」錢學森斬釘截鐵地回答：「怎麼不行？外國人能搞的，難道中國人不能搞？中國人比他們矮一截？」1956年10月8日，我國第一個導彈火箭研究機構——國防部第五研究院成立，中國航太事業毅然起航。1967年，中國開始規劃「載人宇宙航行規劃」，不過，當時香港人認識的中國，只是一窮二白，

走去彌敦道食太空餐的年輕人，都是名校生，上世紀60年代讀理科的出路最好。這是太空計劃的高峰，美國不單要登陸月球、了解宇宙，火箭與衛星的研發製造，更強力帶動民用企業發展，市場需求大量擁有良好數學、物理基礎的人才。兩位長輩同一學校，是理科成績聞名，尤其是數學，他們計劃去美國供讀太空物理，做一個時代的傑出者。

說回剛公布的中國太空計劃消息，我們不必翹首以待華人可入選成為美國太空人，香港也可以報名參加國家的航天計劃，載荷專家是可以上升空的，條件不是難以登天，但也有要求︰「翹載荷專家候選對象須為香港特別行政區永久性居民中的中國籍公民，其與家庭主要成員應熱愛祖國、擁護『一國兩制』方針、遵守國家憲法及香港基本法、無犯罪記錄，並支持載人航天事業。」

說是「敢教日月換新天」，香港人可以圓太空夢，開心唔開心，意外唔意外？暫時未見熱潮。看網上新聞熱門排名的都是大概街坊走失貓貓狗狗，老店幾時重開之類，你點睇？