我们正在经历一场足以和“牛顿革命”、“达尔文革命”相提并论的观念革命吗？在量子光学、量子信息、量子通讯，以及量子物理基础等领域卓有建树的瑞士物理学家尼古拉·吉桑是这样认为的。从“贝尔游戏”到自由意志，他的科普著作《跨越时空的骰子》讨论了一连串迷人的话题，试图带领大众深入到这场“量子信息革命”的核心。在该书中译本发行之际，《赛先生》采访了这位知名物理学家，请他和中国读者分享他对这场革命的独到见解。

　　尼古拉·吉桑著《跨越时空的骰子：量子通信、量子密码背后的原理》已在赛先生书店上架，价格优惠，全场免邮，点击文章底部“阅读原文”购买此书。

　　采访赛先生

　　翻译秋水

　　您用“一见钟情”来形容您了解到贝尔定理 (Bell’s theorem) 时的感受。和我们谈谈这个美妙的瞬间吧。贝尔定理何以深深震撼了您呢？

　　尼古拉·吉桑：那时我还是个学生，在南印度度假。当地宾馆的池子边长满了美丽的睡莲，我喝着茶，读着克劳泽和奚模尼 (Clauser & Shimony) 的评论文章。贝尔的论证彻底震撼了我。它很容易理解，我本能地觉得贝尔不等式 (Bell’s inequality) 一定是成立的……尽管实验证据正好相反。那一天，我找到了我学术生涯的主题。

　　第一次量子革命起始于20世纪初。20世纪60年代，物理学家们开始追问在第一次量子革命中被搁置了的问题，从而启动了持续至今的第二次量子革命。作为主要参与者之一，请您和我们分享一下这场新革命的历史，以及当前的新发展、新理论吧。眼前这场量子革命会将我们带向何方？

　　尼古拉·吉桑：我同意第一次量子革命发生在20世纪20年代。然而，第二次量子革命直到90年代才开始，中间是所谓的“黑暗时代”，几乎每个物理学家都宣称“玻尔 (Niels Bohr) 早就解决了这个问题”，“闭上嘴，好好算”。当然了，还是有一些“反抗者”。我也是其中之一，尽管那时候我对量子物理基础的研究只在夜里进行。我认为第二次量子革命始于阿瑟·厄克特 (Artur Ekert) 发表在《物理评论快讯》 (Physical Review Letters，主要物理学期刊之一）的文章，揭示了EPR佯谬 (EPR paradox) 和贝尔非局域性关联在密码学中的用处。一记当头棒喝：彼时几乎所有物理学家都相信诸如EPR、贝尔此类都是些空洞虚妄的概念。但空洞的概念怎么可能有用呢？紧接而来的就是量子隐形传态、高效分解大数的秀尔算法 (Shor’s algorithm) ，还有量子误差校正码的发现。一场真正的革命在量子物理学中发生了。最初的几场会议，特别是都灵会议，只有几十个人参与。但他们改变了世界。

　　薛定谔 (Erwin Schrödinger) 第一个意识到，量子纠缠 (quantum entanglement) 不仅是量子力学的众多特征之一，更是一个标志性的特征。关于量子纠缠在量子力学中的地位，谈一下您的理解吧？此外，是什么事实迫使物理学家接受这一奇特的概念？它又有哪些应用呢？

　　尼古拉·吉桑：薛定谔，以及另外一些物理学家，早在20世纪30年代就已注意到纠缠是量子物理的标志性特征。然而，玻尔搁置了它，因此将量子信息论推迟了数十年。现在没有人会低估纠缠的核心地位了。它确实是将量子物理和经典物理区分开来的一点。高效的量子信息处理之所以成为可能，都应该归功于量子纠缠。当前，如果一个物理学家希望证明他能在量子自由度的层面上控制某个系统，他将致力于违反某些贝尔不等式。至少，违反某些纠缠目击者(entanglement witness，一种数学判则，非纠缠态将给出大于0的结果——译者注)，以证明纠缠的存在。我为本书取的第一个名字是《迷人的纠缠》，不过编辑是对的：对于一本科普书籍来说，这个标题太抽象了。

　　您满意目前人们描述量子纠缠的方式吗？有哪些课题您认为值得新一代物理学家去深入探究？

　　尼古拉·吉桑：我很高兴，这一代物理学家终于理解了纠缠的中心地位（尽管高能物理学家似乎慢上一拍，还没有将这种革命性的观念结合到他们的思考方式中去）。不过，还有很多问题留待年轻的物理学家去解决。量子网络中的量子相关性就是一个典型的例子。另一个深刻问题的例子是：“既然自然是非局域的，为什么它不比量子非局域性更非局域一点呢？”还有一类问题，是搞明白量子计算机能做什么，不能做什么，j2直播，以及为什么?