神奇的邀请函
放学铃声响起的那一刻，小量子觉得自己大概是全校最倒霉的小学生。
不是因为考试没考好，也不是因为忘带了作业本——而是因为她的书包拉链坏了，里面的课本、文具盒和水壶正以某种不可阻挡的姿态向外涌，仿佛在进行一场集体逃亡。她不得不用双手紧紧抱着那个快要炸开的书包，像抱着一只刺猬一样小心翼翼地往家走。
春天的风轻柔地吹着，路边的樱花树正在举行一场盛大的花瓣雨。粉白色的花瓣落在小量子的头发上、肩上，但她顾不上欣赏——她得时刻注意着书包里那本快要滑出来的数学书。每走几步，就得停下来抢救一个即将"越狱"的文具。
就在她第十三次弯腰去捡滚落的橡皮时，她注意到了信箱。
那个灰色的金属信箱挂在门口的墙上，已经有好几个月没用过了。小量子的妈妈总是说，现在谁还写信啊，打个电话、发个微信多方便。所以当小量子看到信箱的门微微开着，里面似乎有什么东西在发光时，她还以为是自己眼花了。
她把书包靠在墙边，踮起脚尖往里看。
信箱里躺着一个信封。
一个正在发光的信封。
银白色的光芒从信封的缝隙里透出来，一闪一闪的，像是有人把星星装进了信封里。小量子揉了揉眼睛，又揉了揉眼睛，但那光芒还在。而且不知为什么，当她靠近信箱的时候，她感觉耳朵里有一种奇怪的嗡嗡声，像是有人在很远很远的地方唱歌。
好奇心战胜了恐惧。
小量子伸手把信封从信箱里取了出来。信封很轻，轻得几乎没有重量，但摸起来却有一种奇妙的温热感，像是刚从阳光下捧回来。信封上没有写寄件人的地址，只在右下角画了一个奇怪的图案——一个圆圈被一条波浪线穿过，看起来像是一个躺着的字母S，又像是一条蜿蜒的小蛇。
最神奇的是封口处。
那里有一团银色的小光点，像是一小撮会发光的沙子。小量子刚碰到那团光，它就自动散开了，信封无声无息地打开。信封里是一张对折的信纸，信纸本身也带着淡淡的光芒，像是用月光做成的。
小量子展开信纸，上面用漂亮的字体写着：
> *亲爱的小量子同学：* > > *你好！* > > *我们很高兴地通知你，你已被量子魔法学校录取为一年级新生。* > > *量子魔法学校是一所特别的学校，在这里，你将学习到关于宇宙最神奇现象的秘密。你将了解为什么原子可以在同一时刻出现在两个地方，为什么光既是波又是粒子，为什么纠缠的两个粒子能够跨越整个宇宙保持联系。* > > *是的，这些都是真实的。科学，有时候比魔法更加神奇。* > > *请于明天下午三点整，前往樱花巷17号门前。届时，一扇通往新世界的大门将会为你打开。* > > *入学考试将在你进入大门后开始。考试的内容是——理解。* > > *理解是打开宇宙所有秘密的钥匙。* > > *期待与你的见面。* > > *量子魔法学校* > *招生办公室*
信的末尾，那些银色的小光点再次聚集起来，形成了一个小小的符号——正是信封上那个圆圈和波浪线的图案。
小量子把这封信读了一遍，又读了一遍，又读了一遍。
“量子魔法学校”……“入学考试”……“理解”……
她抬起头看了看天空，太阳正在往西边走，金色的光芒照在她的脸上。风还在吹，樱花还在落，一切都和平常一模一样。
但她的心跳却快得不像话。
“这一定是恶作剧！”小量子对自己说，“肯定是隔壁班的王小明或者李婷婷干的，他们肯定是偷看了我的名字，想吓唬我！”
可是——
如果真是恶作剧，那信封上的光是怎么回事？那团银色的小沙子是怎么办到的？普通的恶作剧本怎么可能让信封发光、让信纸摸起来温温的？
小量子又低头看了看信纸上那行字：*理解是打开宇宙所有秘密的钥匙。*
不知道为什么，这行字让她想起了很多事情。
她想起科学课上老师讲的，宇宙里最小的粒子比灰尘还要小几百万倍，小到看不见，却又组成了我们整个世界。
她想起妈妈给她读的绘本，绘本里说，世界上最小的西瓜籽，种下去可以长出大大的西瓜。
她想起有一次在电视上看到的节目，说科学家发现了“量子纠缠”现象，两个粒子不管相距多远，都能同时知道对方在做什么。节目里的科学家说，这个现象“很奇怪”，连爱因斯坦都觉得不可思议。
爱因斯坦！那可是大名鼎鼎的爱因斯坦！他都觉得奇怪的事情，一定非常非常神奇。
小量子把信纸小心地折好，放回信封里，又把信封塞进衣服最里面的口袋，贴着心口的位置。信封还是温温的，暖暖的，像是有一颗小小的心脏在跳动。
她抱起书包，继续往家走。但这一次，她的脚步比来的时候轻快多了。
回到家里，妈妈正在厨房里做晚饭。红烧肉的香味飘满了整个屋子，小量子最爱的红烧肉。
“回来啦？快去洗手，马上吃饭！”妈妈的声音从厨房传来。
“嗯！”小量子答应着，却没有直接去洗手间。她站在客厅里，犹豫了一下，然后慢慢地把信封从口袋里掏出来，递给妈妈，“妈，你看这个。”
妈妈接过信封，看了一眼，眉头皱了起来：“这什么啊？谁寄来的？”
“我不知道……”小量子把事情的经过说了一遍。
妈妈听完，笑了。
“小量子啊，”妈妈摸了摸她的头，“这肯定是哪个同学搞的恶作剧，想逗你玩呢。你想想，量子魔法学校？那是什么东西？我活了三十多年都没听说过。肯定是假的啦！”
小量子低着头不说话。
妈妈把信封还给她：“好了，别想这些有的没的了。快去洗手，吃饭了。”
小量子接过信封，正准备往洗手间走，突然听到妈妈“咦”了一声。
“怎么了？”小量子回过头。
妈妈正盯着那个信封看，眼睛睁得大大的：“这……这信封怎么在发光？”
小量子低头一看——果然，信封上又出现了那种银白色的光芒，一闪一闪的，像是藏着一个小小的星星。
“妈，你看到了吗？”小量子激动地问，“你也看到了对不对？我不是眼花！”
妈妈的表情从惊讶变成了困惑，又从困惑变成了严肃。她接过信封，仔细地看了看，又凑近闻了闻：“奇怪……这光是从哪儿来的？”
“科学！”小量子脱口而出。
妈妈愣了一下，然后笑着摇头：“科学？发光的东西可不一定都是科学啊闺女。行了行了，别想那么多了，先吃饭。”
但妈妈的语气明显没有刚才那么肯定了。
晚饭的时候，小量子吃得心不在焉。她的筷子总是夹错菜，妈妈说了她好几次。睡觉的时候，她把信封放在枕头边上，一只手搭在上面，时不时地摸一摸，确认它还在、还是温温的。
这一夜，小量子做了一个很长的梦。
梦里，她站在一扇巨大的门前。门是透明的，像是用最清澈的水做成的，但又不是水，因为光线穿过它的时候不会扭曲。门上刻着两个符号——一个圆圈里画着一条竖线，另一个圆圈里画着竖线加两条小横线。
小量子认出来了，那是“0”和“1”。
她听到门后有人在说话，但听不清在说什么。那个声音像是很多人在同时说话，又像是一个人在用很多种语言说话。声音里夹着笑声、音乐声，还有一种很奇怪的声音，像是......像是什么东西在转动？
然后她醒了。
阳光从窗帘的缝隙里钻进来，照在她的脸上。窗外，小鸟在叽叽喳喳地叫着。
小量子摸了摸枕头边——信封还在，还是温温的。
她看看床头的闹钟，吓了一跳：已经十点了！
“完蛋了！”小量子一骨碌从床上爬起来，“我睡过头了！”
可是奇怪的是，今天是星期六，不用上学。
小量子松了口气，又躺回床上。但她很快就又坐了起来，因为她的脑海里浮现出了信上的那句话：
*请于明天下午三点整，前往樱花巷17号门前。*
今天是明天的明天了。
小量子跳下床，开始忙碌起来。
她刷牙刷得格外认真，洗脸洗得格外仔细，连平时最讨厌的梳头环节都变得格外认真。她在衣柜前站了整整十分钟，最后选了一件最喜欢的蓝色连衣裙——据说蓝色是最接近天空的颜色，而天空离星星最近。
“你今天要去哪儿？”妈妈看到她的打扮，奇怪地问。
“去找一个地方。”小量子故作神秘地说。
“找什么地方？”
“秘密。”
妈妈张了张嘴，想说什么，但最后只是摇了摇头：“别走太远，中午记得回来吃饭。”
“知道啦！”
小量子出门了。
樱花巷在哪里呢？
小量子在城里住了十年，从来没听说过这条巷子。她问了路边卖冰棍的老奶奶，老奶奶摇摇头；她问了扫地的清洁工叔叔，叔叔也说不知道；她问了遛狗的阿姨，阿姨更是听都没听说过。
小量子有点沮丧。
她坐在路边的长椅上，看着来来往往的人群，心里打起了退堂鼓。
“也许妈妈说得对，”她想，“也许那真的是恶作剧。也许根本就没有什么量子魔法学校。也许……也许我不应该浪费这个时间。”
她把手伸进口袋，摸到了那封信。
信封还是温温的。
那温度仿佛在说：来吧，勇敢一点。
小量子深吸一口气，从长椅上站起来。
“再找找看，”她对自己说，“也许就在附近呢。”
她往右边走，看到了一条她从来没注意过的小路。
小路很窄，窄到只能容一个人通过。路的两边种满了竹子，竹叶在微风中沙沙作响，像是有人在低声说话。路的尽头似乎有一堵墙，墙上长满了爬山虎，绿油油的。
小量子犹豫了一下，迈步走了进去。
小路越走越窄，竹叶也越来越密。阳光只能从竹叶的缝隙里透进来，在地上投下斑驳的光影。小量子觉得周围越来越安静，安静得只能听到自己的脚步声和呼吸声。
然后她看到了那堵墙。
墙上有一扇门。
一扇普普通通的木门。
门是棕色的，有些地方漆已经掉了，露出下面的木纹。门上有一个圆形的把手，把手是铜的，被摸得发亮。门框的上面，刻着两个符号——
0和1。
小量子停止了呼吸。
门是普通的门，但此刻在阳光下，它散发着一种奇妙的气息。不是光芒，不是声音，而是一种......一种让人想要推开它的冲动。
小量子伸出手，握住了门把手。
门把手是冰凉的，和信封的温热形成了鲜明的对比。
她正要推门，门却自己开了。
门后是一片白色的光芒。
光芒太亮了，亮得小量子不得不闭上眼睛。当她再次睁开眼睛时，她发现自己站在一个完全陌生的地方。
这里不是小巷，不是竹林，甚至不是城市的任何一个角落。
这是一片星空。
小量子站在一条透明的路上，路的下面是无边无际的星空。星星们闪着五颜六色的光——红的、蓝的、绿的、紫的，比她见过的任何夜空都要壮观。在星空的深处，有一颗特别大的星星，正发着银白色的光，像是一颗巨大的眼睛，正在注视着她。
“欢迎来到量子世界。”
一个声音响起。
小量子吓了一跳，转过身去。
说话的是一个……一个……
小量子不知道该怎么形容。
站在她面前的是一个圆滚滚的生物，大小和她差不多，但形状很奇怪——像一个球，上面长着两只手、两条腿、一个脑袋。脑袋上有两只眼睛，没有鼻子，嘴巴是一条弯弯的线，看起来像是在笑。身体是半透明的，能看到里面好像有什么东西在流动。
“你是谁？”小量子下意识地问。
“我是零，”那个生物说，“我是量子魔法学校的门神。”
“零？”
“对，零，就是那个数字0。”那个生物——零——原地转了个圈，展示自己的样子，“你看，我圆圆的，是不是像一个0？”
小量子仔细看了看，发现零确实有点像一个圆圈，中间空空的，没有什么东西。
“那为什么你里面有东西在流动？”她问。
零拍了拍自己的身体：“这个啊？这是量子涨落。量子涨落就是——嗯，怎么说呢——就是真空中会突然出现一些东西，然后又突然消失。这些东西可能是粒子，可能是能量，反正就是一些很神奇的玩意儿。”
“真空里会出现东西？”小量子觉得很奇怪，“真空不是什么都没有吗？”
“在经典物理学里，真空确实是空的。”零说，“但量子力学告诉我们，真空一点都不空。在最最最小的尺度上，真空就像一锅沸腾的水，不断有粒子冒出来又消失、消失又冒出来。只不过这些粒子存在的时间太短了，短到我们平时根本注意不到。”
小量子似懂非懂地点点头。
“这些都是以后你会学到的东西，”零说，“现在，让我带你去见一个人。”
“谁？”
“一一。”
零转过身，开始往前飘——是的，飘，因为它没有脚，悬浮在透明的路面上方。小量子连忙跟上。
走了大约一百步，星空里出现了一个身影。
和零一样，这个身影也是圆滚滚的。但不一样的是，这个身影不是透明的，而是实心的，身体里塞满了亮晶晶的小光点，像是装了一肚子星星。
“你是一吗？”小量子问。
“对，我是1。”那个生物——一——说，“我是量子魔法学校的另一位门神。”
小量子打量着零和一，突然笑了起来：“你们两个，一个像0，一个像1，正好是二进制的基础！是不是因为这样，你们才能当门神？”
零和一互相看了一眼，同时笑了起来。
“你很聪明嘛！”零说。
“没错，”一说，“在量子世界里，0和1是最重要的两个符号。它们代表的是两种状态——有或者没有，是或者不是，开或者关。就像电灯，要么开着，要么关着，不能同时开和关。”
小量子想了想，问：“那经典物理学和量子力学的区别，是不是就在这里？”
零和一同时露出了惊讶的表情。
“你已经知道经典物理学和量子力学的区别了？”零问。
“不知道，”小量子老实地说，“但我猜，经典物理学和量子力学一定很不一样，否则为什么会有两个门神呢？”
一笑着说：“你说对了一半。经典物理学和量子力学确实很不一样，但门神的数量和这个没关系。我们两个当门神，是因为我们需要守护一道门。”
“什么门？”
“0和1之门。”零说，“这扇门连接着经典世界和量子世界。只有理解了这扇门含义的人，才能进入量子世界。”
小量子看了看四周，星空还是那片星空，透明的路还是那条透明的路，但她没有看到任何门。
“门在哪里？”
一伸出一根手指——它的手指也是圆圆的，像一根短胖的香肠——在空中画了一个圈。圈里出现了两团光，一团是红色的，一团是蓝色的。
“在经典物理学里，”一说，“一个东西只能处于一种状态。就像这团光，它要么是红色的，要么是蓝色的，不能同时是红色和蓝色。”
小量子点点头，这个道理她懂。
“所以，”一继续说，“在经典世界里，0代表一种状态，1代表另一种状态。它们是分开的、确定的、对立的。0就是0，1就是1。0加1等于1，因为0代表'没有'，'没有'加上'有'，结果还是'有'，也就是1。”
“等等，”小量子打断了他，“0加1怎么会等于1呢？我学的数学里，0加1等于1啊，这没有错。”
一和零对视了一眼，都露出了欣慰的笑容。
“你学的是经典数学，”零说，“经典数学里，0和1确实是分开的、确定的。但在量子世界里，事情会变得非常、非常有趣。”
“有多有趣？”
零飘到小量子面前，用手指在空中画了一个圈。这个圈变成了一个小小的舞台，舞台上出现了一个小球。小球是透明的，里面有一红一蓝两个小光点。
“你看这个球，”零说，“在经典物理学里，这个球要么是红色的，要么是蓝色的，不可能同时有两种颜色。因为一个东西在某一时刻只能有一个状态。”
小量子点点头。
“但是在量子世界里，”零继续说，“这个球——也就是量子比特——可以同时是红色和蓝色。”
“同时？”
“对，同时。”零说，“量子比特可以处于一种叫做'叠加态'的状态。在叠加态里，0和1同时存在，就像你看到的这个球，红光和蓝光同时存在。”
小量子瞪大了眼睛。
“这怎么可能？”她问，“一样东西怎么可能同时有两种状态？这不科学啊！”
“这就是量子力学的神奇之处。”一说，“在量子世界里，‘科学’和‘不科学’的界限变得模糊了。有很多在经典物理学里看起来'不可能'的事情，在量子世界里却是真实存在的。”
小量子盯着那个小球看，小球里的红光和蓝光确实同时存在，而且都在不断地旋转、闪烁。
“但是，”零说，“这种叠加态是不稳定的。当我们'看'它的时候，它就会变成确定的状态——要么是红色，要么是蓝色，不会同时存在。”
“怎么理解这个'看'呢？”
“'看'在量子力学里是一个非常关键的概念，”一解释道，“简单来说，'看'就是一种测量行为。当我们对一个量子系统进行测量的时候，这个系统就会从叠加态'坍缩'到一个确定的状态。”
“坍缩？”
“对，坍缩。就像这个球，”零再次展示那个小球，“在我们测量之前，它同时是红色和蓝色。但如果我们打开盖子'看'它一眼——”
小球打开了盖子，里面的红光和蓝光剧烈地闪动了一下，然后——
只剩下红光了。
“看到了吗？”零说，“在'看'的瞬间，叠加态就消失了，球变成了确定的状态。这就是著名的'观测者效应'。”
小量子惊讶得说不出话来。
“那量子比特到底是什么意思呢？”她问，“它和普通比特的区别在哪里？”
一和零交换了一个眼神，似乎在赞赏小量子提出了一个好问题。
“在经典计算里，”一拿出一支粉笔——奇怪的是他从哪里掏出来的——在地上画了起来：
``` 经典比特： ┌─────┐ ┌─────┐ │ 0 │ 或 │ 1 │ └─────┘ └─────┘
只能是其中之一 ```
“经典比特，”一解释道，“就像一个电灯开关，只有两种状态：开（1）或关（0）。在一个时刻，它只能处于其中一种状态。就像你现在正在走路，那你就是'走路'状态，不可能是'站着'状态。”
小量子点点头，这她能理解。
“但量子比特不同，”一又画了一张图：
``` 量子比特： ┌───────────────┐ │ ╲ ╱ ╲ ╱ │ │ ╳ │ │ ╱ ╲ ╱ ╲ │ │ │ │ 0 和 1 │ │ 同时存在 │ └───────────────┘
可以同时是0和1 ```
“零刚才已经展示过了，”一指着图说，“量子比特可以处于叠加态，同时是0和1。注意，这里不是说'可能是0，可能是1'，而是'同时是0和1'。这是量子力学最神奇的地方之一。”
小量子歪着头思考了一会儿：“那这有什么用呢？为什么要发明量子比特？”
“这是一个非常棒的问题！”零激动地拍起了手，“你来之前，有没有听说过量子计算机？”
“有！”小量子说，“我在电视上看到过新闻，说什么量子计算机比超级计算机还要快很多很多倍！”
“没错！”零说，“量子比特是量子计算机的基础。经典计算机用经典比特，一个比特只能是0或1，所以它处理信息的方式是线性的。就像你数数，一、二、三、四、五……一个一个地数。”
“我懂了！”小量子眼睛一亮，“但量子计算机不一样，它可以同时处理0和1，所以速度会快很多很多！”
一欣慰地点点头：“你理解得很快。但实际上，量子计算机的优势不仅仅是这样。量子比特之间还有一种叫做'量子纠缠'的神奇现象。”
“量子纠缠？”
“对，”零说，“量子纠缠是指，两个量子比特可以处于一种特殊的状态，在这个状态里，它们之间的关联非常紧密，不管相隔多远，一个比特的状态变化会立刻影响到另一个比特。”
“立刻？有多快？”
“无限快。”一认真地说，“至少在理论上是这样。爱因斯坦把它叫做'幽灵般的超距作用'，因为他觉得这个现象太不可思议了。”
“爱因斯坦？”小量子惊讶地问，“就是那个提出相对论的爱因斯坦？”
“对，就是他。”零说，“爱因斯坦是量子力学的创始人之一，但他对量子纠缠这个现象一直持怀疑态度，觉得一定是理论哪里出了问题。但后来的实验证明，量子纠缠是真实存在的。”
小量子陷入了沉思。
她想起了自己看过的一个科普视频，说的是量子通信。视频里说，利用量子纠缠，可以实现一种“绝对安全”的通信方式，因为任何试图窃听的行为都会破坏量子态，立刻被发现。
“那我要怎么通过考试呢？”小量子问，“考试的内容是什么？”
一和零再次对视了一眼，然后一起往后飘了几步。
“你已经通过了，”一笑着说，“至少通过了第一关。”
“什么？”
“从你看到这扇门开始，考试就已经开始了。”零说，