量子光学
以辐射的量子理论研究光的产生、传输、检测及光与物质相互作用的学科。到了19世纪，特别在光的电磁理论建立后，在解释光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等与光的传播有关的现象时，光的波动理论取得了完全的成功（见波动光学）。19世纪末和20世纪初发现了黑体辐射规律和光电效应等另一类光学现象，在解释这些涉及光的产生及光与物质相互作用的现象时，旧的波动理论遇到了无法克服的困难。1900年，M.普朗克为解决黑体辐射规律问题提出了能量子假设，并得到了黑体辐射的普朗克公式，很好地解释了黑体辐射规律（见普朗克假设）。1905年，A.阿尔伯特·爱因斯坦提出了光子假设，成功地解释了光电效应。阿尔伯特·爱因斯坦认为光子不仅具有能量，而且与普通实物粒子一样具有质量和动量（见光的二象性）。1923年，A.H.康普顿利用光子与自由电子的弹性碰撞过程解释了X射线的散射实验（见康普顿散射）。与此同时，各种光谱仪的普遍使用促进了光谱学的发展，通过原子光谱来探索原子内部的结构及其发光机制导致了量子力学的建立。所有这一切为量子光学奠定了基础。20世纪60年代激光的问世大大地推动了量子光学的发展，在激光理论中建立了半经典理论和全量子理论。半经典理论把物质看成是遵守量子力学规律的粒子集合体，而激光光场则遵守经典的麦克斯韦电磁方程组。此理论能较好地解决有关激光与物质相互作用的许多问题，但不能解释与辐射场量子化有关的现象，例如激光的相干统计性和物质的自发辐射行为等。在全量子理论中，把激光场看成是量子化了的光子群，这种理论体系能对辐射场的量子涨落现象以及涉及激光与物质相互作用的各种现象给予严格而全面的描述。对激光的产生机理，包括对自发辐射和受激辐射更详细的研究，以及对激光的传输、检测和统计性等的研究是目前量子光学的主要研究课题。 
量子纠缠（quantum entanglement），又译量子缠结，是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积（tensor product）。 
具有量子纠缠现象的成员系统们，在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例，即使一颗行至太阳边，一颗行至冥王星，如此遥远的距离下，它们仍保有特别的关联性（correlation）；亦即当其中一颗被操作（例如量子测量）而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”（spooky action-at-a-distance）之猜疑，彷佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般，似与狭义相对论中所谓的局域性（locality）相违背。这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于1935年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论（EPR paradox）来质疑量子力学完备性之缘由。 
量子力学是非定域的理论，这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实，因此，量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题，并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。
多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态，而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上，纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义，近年来已在一些前沿领域中得到应用，特别是在量子信息方面。例如，量子远程通信。

　　近日，“墨子号”实现1200公里地表量子态传输新纪录，再次将量子科研带入公众视野。在量子研究领域，有个专业名词叫做“量子跃迁”，是指微观状态发生跳跃式变化的过程，且这种变化通常是不可预测的、瞬时发生的。科研攻关也存在这样的“量子跃迁”时刻，外人观之谓之幸运，实则却是脚踏实地、行稳致远的必然结果。“量子纠缠”是潘建伟团队研究的对象，而他们也在日复一日与量子的不断“纠缠”之中，展示着“量子跃迁”般的神奇力量。

　　“十年磨一剑，一朝试锋芒”，十年十倍回应“世纪之问”。在难以观测的微观世界里，验证量子纠缠的客观存在性，一直是困扰物理学家的重要难题。百年前，围绕“微观世界中的事物是以‘概率’存在还是‘确定’存在？”这一命题，爱因斯坦和玻尔展开了旷日持久的“世纪之争”。2012年，潘建伟团队在国际上首次成功实现了“百公里”量级的自由空间量子隐形传态；前不久，他们再次创造了1200公里地表量子态传输新的世界纪录。淡泊名利、潜心研究的奉献精神是科学家精神的内核。“雄关漫道真如铁”，从2012年到2022年，从百公里到千公里，用“十年”突破“十倍”，以“科学实证”回答“世纪之问”。甘坐“冷板凳”，化作“铺路石”，不计“功成”之名，但出“功成”之力，正是静心笃志、心无旁骛的攻关精神，助推我国量子科研领域从量的积累迈向质的飞跃。

　　“人生感意气，功名谁复论”，赤子之心只为“许国一生”。1996年，年仅26岁的潘建伟来到量子力学的诞生地奥地利攻读博士学位。谈及出国的原因，他总是言简意赅：“出国就是为了更好的回国。”科学无国界，科学家有祖国，他的梦想是在中国建成世界一流的量子物理实验室，以“量子梦”助推“中国梦”。胸怀祖国、服务人民的爱国精神是科学家精神的底色。在革命、建设、改革的各个历史时期，一代代科学家用行动诠释着矢志报国的信念：有人为一句嘱托许下一生，隐姓埋名28年，半辈子默默无闻，一生无怨无悔；有人惜时不惜命，恨不能将生命无限燃烧，让时间无限延长，归国7年即心力耗尽、英年早逝……风骨坚忍、爱国奋斗，“为天地立心，为生民立命”，科技工作者在长期科学实践中积累的爱国主义精神财富，共同塑造了中国科学家特有的价值坐标和精神特质。

　　“月缺不改光，剑折不改刚”，自信自强成就“弯道超车”。我国量子科研起步较晚。回国后，潘建伟认识到量子领域的相关研究在国内还是一片空白，但他却无比乐观：“以前，我们在科研领域常常是追随者和模仿者，现在，我要力争改变这种状况。量子信息是一个全新的学科，我们必须学会和习惯做领跑者和引领者。”其后，潘建伟团队连续实现多项重大突破，抢占量子科技创新制高点，树起量子通信“中国标杆”。勇攀高峰、敢为人先的创新精神是科学家精神的特质。当今中国正经历百年未有之大变局，科技自立自强已成为国家发展的战略支撑。在新的伟大征程上，我们不能满足于做学术研究、科技创新领域的“追随者”，要把握大势、抢占先机，迎难而上、敢为人先，实现更多从“无”到“有”的自我突破，完成更多从“追随者”到“领军者”的角色转变。