前言
摆在读者面前的这本谈论光量子的小书，初稿是于2016年8月15日15时09分完稿的。第二天凌晨，即2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。此次发射任务的成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，其主要科学目标是借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。这些研究的理论意义比实用价值更为重要，因为这些研究有可能解开人类一直心存的困惑。
在科学技术高度发达的今天，人类的自信有增无减。许多以往被认为只能是“神迹”的事情，现代人已经都能够做到。但是，如此高度发达的科技，并没有能完满地回答人类一直心存的困惑：我们是谁？我们从哪里来？我们到哪里去？
很多人曾经从不同角度解答过这个问题，从哲学、社会学、历史学、生物学等诸多领域给出了答案。但是，在一些关键的节点上，很难自圆其说。这些节点无一例外地给了“神”以很大想象空间。无论是“第一推动力”还是“掷骰子”，再高明的科学家，有时都不得不借助“上帝之手”。
当然，除了自信，人类还有强烈的好奇心。对于喜欢刨根问底的当代人，再用“神”来搪塞，恐怕是难以过关的。面对任何一种解答，人们既要有合理的逻辑，又要有科学的实证。对于任何一款“魔匣子”，说里边装有芯片，比说里边藏有小仙女更令人信服。就拿我们的智能手机来说，无论它给您带来了多大的方便、快乐或烦恼，也不管它能让你与地球另一端的亲朋好友视频聊天还是让你能支付订房、用餐、购物的费用，单是它能给你在完全陌生的城市导航指路和拍摄眼前的美景，就已经足够令人吃惊了。但是，这个小小的掌上之物，只不过是当代科技的一个缩影。智能手机是凝聚了一系列关于集成电路、芯片、电子通信、材料、现代制造工艺等各种理论知识和技术的产品。对这些技术，大家心悦诚服，没有任何怀疑。手机很“神奇”，那是因为它是科学技术的结晶。现在，对任何令人感到“神奇”的事物的解析，最好的语言就是科学。
因此，当我们企图满足读者的好奇心的时候，需要特别小心，只能坚持沿着科学的路径去攀登，即使是崎岖小路，也不要放弃。这样，当我们掩卷静思的时候，才会对所关注的问题有所领悟。即使没有得到满意的答案，也能看到再去求解的方向，那就是，始终坚持从科学中寻求答案。
确实，当我们用手机随时随地收发电子邮件、微信，发博客、微博，进行QQ聊天，用手机导航、上网、划拨资金等等，你觉得这是很自然的事。你还可以将你的信息“群发”，建立起个体与群体之间的超时空的连接。你会感到这种“超距离”的无线连接和交流是多么的奇妙。是的，信息可以这样在空间飞速往来、散布，却很少有人会问“为什么？”这是因为大家都知道，这是电子技术迅猛发展的结果，是人类进入信息化和智能化时代的技术基础，有强大的科学技术为其背景。
使用手机的人最希望的是不要掉“线”和不要延迟。更希望手机信息安全，希望手机有更强大的功能和更高明的保密技巧。是的，大家都希望“更快更高更强”。那么，发射量子卫星进行量子通信实验，正是为了满足人类的这种愿望。真可谓“思想有多远，我们就能走多远”。
不过，要想实现这种愿望，只靠电子已经做不到了。人们得请出光子来帮忙。
光子能够做到？是的，光子不只是能够做到，而且它早已经做到了。它所能做到的，可能大大超出我们所学的物理常识和传统知识结构。它的普惠性可以用一个简单的例子说明，当你在一间暗屋子打开一盏灯，立马满屋充满光明。凡是光所能照射到的地方，就受惠于光。
而光子，就是组成光的基本粒子，也被科学家称为光量子。量子现象，很大程度上说的就是光子现象，或者说是通过研究光子得出的粒子量子化理论。光子是非常独特的，是宇宙物质中“独一无二”的（任何其他基本粒子都至少有3种以上，光子只有一种）。
光子是宇宙大爆炸时最先产生出来、最大量的基本粒子。
早在人类发现电子并操控电子以前很久很久，还在宇宙的“洪荒时代”，光子就已经在宇宙做到物质个体与个体之间、个体与群体之间的信息交流，唤醒物质的自组装，推进着宇宙的进化。这就是光子的神奇，是宇宙创造的神奇，这就是这本书要告诉读者的。
令人欣喜的是，在这本书历经推敲，将交付出版之际，传来了我国“墨子号”量子卫星取得重大科研成果的好消息。
2017年6月15日发布的美国《科学》杂志封面上，“墨子号”从星空向地面发出两道光，宛如两条长腿跨出一大步，也象征量子通信向实用迈进一大步。杂志刊发了中国科学技术大学教授、量子卫星项目首席科学家潘建伟等人的论文。
随后，中国科学院宣布，“墨子号”量子卫星完成预先设定的三大科学目标，这一人类科学领域的重大成果于2017年8月10日发表在国际权威学术期刊《自然》上。
我国在量子科技上的这个重要进展具有划时代的意义，无论是在改变当代通信模式的应用还是在量子物理的基础理论方面，其影响都是深远的。随着人们对量子现象关注度的增长，这本关于光子信息的科普小书也许有抛砖引玉的作用。诚如是，则正是作者所愿。
刘仁志