欢迎阅读科学认识论的《通俗物理100课》系列，这一系列致力于提高大众基础科学素养，定期更新，涵盖物理学各领域，从宇宙学到量子力学、相对论以及前沿物理学知识。
量子力学究竟在讲什么？量子纠缠是什么？量子通信又是如何实现的？这些都是我们即将探讨的议题。
许多人只听过量子力学的某些概念，却尚未形成体系化的认知。碎片化的认知可能会导致误解，而系统学习则是解开量子力学神秘面纱的关键。
我们的文章将从量子力学的基础逻辑出发，串联各种现象，最终解释量子通信的原理。这非常适合非物理专业的小朋友们系统学习量子力学！
不要被量子力学中复杂的概念吓倒。量子力学其实就是物理理论，是对自然现象的归纳。我们面对的并非难以理解的量子力学，而是不太容易理解的自然现象。
我们所面对的世界在尺度上可以分为宏观和微观。原子是这两个世界的分界线，更大的物质属于宏观世界，而更小的物质则属于微观世界。
量子力学主要研究微观世界的物理现象。起初，物理学家以为微观和宏观世界的物理规律相似，但后来发现它们几乎没有什么共同点。如果微观世界和宏观世界的现象一样的话，那么我们就可以用较为简单的牛顿力学来描述微观世界的现象。
以电子绕原子核运动为例，我们曾以为电子的轨道是确定的，就像地球绕太阳的圆周运动一样。但后来发现事实并非如此。电子的轨道并不是固定的，我们甚至无法预测电子下一秒会出现在哪里。
虽然我们不知道电子的具置，但我们可以根据统计规律描述电子出现在各个区域的概率。比如观察多次后，我们会发现电子在原子核外某些区域出现的次数更多。
接下来我们引出一个关键问题：上帝是否扔骰子？在牛顿力学的世界里，只要知道一个物体的起始状态，就可以精确预测它未来某一刻的状态。但在量子力学中，电子的行为显得随机，电子的出现位置与初始状态没有确定的线。这种随机性让我们对微观世界的理解产生了困惑。
“量子”这个词是如何来的呢？我们首先要思考能量的传递过程。当热水放凉时，其实是热水的能量传递给了周围的空气分子。这一过程并非连续变化，而是间断的。在微观世界中，能量的传递也是间断的，最基本的不可再分的单位就是“量子”。
微观粒子本质上都是波动的，要完全理解量子力学，首先要假设所有粒子都是波。这些波虽然弥漫整个宇宙空间，但波的能量会到某个固定空间尺度形成波包。波包越越像粒子，这也是波粒二象性的体现。
事实上，测不准原理并非由于测量仪器的限制，而是微观粒子的内禀属性。测量行为会导致粒子状态的坍塌，使得原本叠加的状态消失。而量子纠缠则是两个或多个粒子之间的一种奇特现象，使得它们的状态仿佛是同时作用的。
量子通信利用了单光子不可克隆原理进行密钥分发，理论上可以实现信息的绝对安全。在量子通信中，一旦被就会引发坍塌效应并被发现，保证了通信的安全性。
以上只是《通俗物理100课》系列中的部分内容。每一篇文章都将以通俗易懂的方式解释复杂的物理现象和理论，帮助读者建立起对物理学的体系化认知。