量子卫星

2016年8月16日，长征二号丁运载火箭把“墨子号”卫星送入轨道。这是我国第一颗量子通信卫星，也是世界上第一颗上天的量子卫星。墨子号上天的目的，一是验证量子力学的有效性，二是发展量子通信和加密技术。量子卫星利用了量子的“远程心灵感应”特性。“远程心灵感应”学名叫量子纠缠，即处于纠缠态的量子，无论把它们分开多远的距离，一个状态发生变化，另外一个瞬间也会发生变化。这种远程心灵感应可以用来进行量子通信。此外量子还具有无法复制、不能克隆的特性。由于这两个特性，科学家可以利用公开的信息通道制作出最安全的密匙。

空间冷原子钟

随着社会的进步与发展，人们对时间测量精度的要求越来越高。原子超精细结构能级跃迁具有非常稳定的跃迁频率，20世纪40年代，科学家利用此特点制造出具有很高精度的原子钟。到20世纪末，原子钟的误差约为1秒/300万年。全球定位导航系统可以将原子钟的信号广泛推送到人类活动的各个领域。近年来，随着激光冷却原子技术的发展，利用激光冷却的原子制造的冷原子钟，其误差可以减小到1秒/3亿年。如果把激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合，有可能制造出具有更高时间精度的空间原子钟。2016年9月15日，由中科院上海光机所制造的空间原子钟搭载“天宫二号”空间实验室进入了太空，这是世界上第一台在轨运行的空间原子钟，可以期待其在全球卫星导航定位、深空探测、地球重力场探测等多个领域发挥重要作用。

大型对撞机

大型对撞机可以产生高能量的粒子，对另一个粒子进行轰击。轰击可能产生新的粒子，也可能会造成两个粒子的相互作用。相互作用后的粒子会和探测器物质发生反应。科学家可以借此了解反应后粒子的状态，并与反应前粒子的状态进行对比研究，发现新粒子的性质。此外通过大型对撞机还有可能在微观尺度上模拟宇宙大爆炸后的宇宙初始状态，帮助科学家研究宇宙的起源，还可以帮助科学家理解暗物质、反物质、引力本质、宇宙维度等重要的物理学概念。大型对撞机通过不断提升能量和撞击次数，有可能发现更多的新粒子和新粒子的性质，从而解决我们在物理学中遇到的种种困惑。目前最大的大型对撞机（LHC）位于日内瓦附近的侏罗山地下，号称“世界上最快的跑道”“太阳系中最真空的空间”。

（作者：魏红祥 中国科学院物理研究所）