4月28日晚，“—量子神奇”系列课程的第五讲由南京大学物理学院马小松教授主讲，线上报告内容为“量子光学”。

马老师将“量子光学”四个字拆开，分为“量子”，“光学”两部分，一开始结合眼镜、望远镜等身边的例子为同学们细致地讲解了光学的基本知识，回顾了几何光学的基本定律（如反射、折射定律等），然后进一步引入波动光学，详细介绍了著名的杨氏双缝实验，紧接着将光和电磁波理论联系起来，由麦克斯韦方程组展开，剖析电场、磁场之间关系，揭示光在介质中传播的规律。

接下来，马老师为同学们解读第二个关键词——“量子”。量子力学是上个世纪初诞生的一门现代物理学理论。马老师主要介绍了两位量子力学理论建构过程中的重要人物，第一位是普朗克，第二位是爱因斯坦。19世纪末，物理学天空中漂浮着几朵乌云，其中的一朵就是黑体辐射问题，根据之前的经典物理理论，得出了“紫外灾难”的荒谬结论，对于当时的理论物理学家来说，这是一个挑战和难题。普朗克创新性地提出一个模型，将原子看作量子谐振子，他假设这些量子谐振子的总能量是离散化的。借助这样的假设，普朗克成功地解释了黑体辐射问题。马老师接着介绍了爱因斯坦在物理学上的重要贡献，如光电效应和爱因斯坦系数等，指出其中有关光与物质相互作用的理论是目前广泛应用的激光技术原理。

然后马老师介绍了量子系统的基本性质如波粒二象性、叠加态、纠缠、非局域性等，并从波粒二象性引出玻尔的互补性原理。另外介绍了介观系统（如一些大分子）的双缝实验，并畅想宏观系统的双缝实验，同时指出第一次量子科学革命的代表性产物——半导体、晶体管、激光，第二次量子科学革命的代表性产物——量子通信与量子计算，随后还介绍了贝尔不等式、惠勒延迟选择实验等理论知识。

除了讲解前人所建构的理论，马老师还介绍了课题组最新的一些科研成果。马老师的课题组在南京大学鼓楼校区唐仲英楼搭建了相应的实验平台，进行了高速的单量子比特调控等研究工作。

随后，马老师结合以前在非洲西海岸完成的量子态隐形传送实验简单介绍量子光学在量子信息中的应用，同时展望了单光子量子信息处理的发展方向：一是大尺度、长距离的量子通讯，二是小尺度、集成量光芯片。此外，马老师还提到他们在鼓楼和仙林两校区之间建设架构的量子网络，希望进行量子通信以及基础科学的原理验证。

课程的最后，马老师就同学们有关硅基芯片信号传导方式等提问进行了细致地解答，解决了同学们的困惑。（物理学院 程昊）