量子隐形传态是一种传递量子状态的重要通信方式(量子通信包括量子密钥分发和量子隐形传态)

2022-10-25 23:27:36 0

量子隐形传态是一种传递量子状态的重要通信方式(量子通信包括量子密钥分发和量子隐形传态)

量子世界通常与常识相反。诺贝尔奖获得者理查德·费曼(Richard Feynman)曾经说过:“我想我可以肯定地说,没有人了解量子力学。” 量子隐形传态只是这种奇怪且看似不合逻辑的现象之一。

2017年,来自中国的研究人员 将物体传送到外太空。它不是人,不是狗,甚至不是分子。这是一个光子。或者更确切地说,描述特定光子的信息。但是为什么将其称为隐形传态呢?

最重要的是,量子隐形传态本身与隐形传态无关。而是要创建一个无法被黑客入侵的互联网。但是在我们直接讨论这个问题之前,让我们先谈一个悖论。

杰出的物理学家和狭义相对论和通用论的作者爱因斯坦(Albert Einstein)认为量子力学是一个有缺陷的理论。1935年,他与物理学家鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森·罗森(Nathan Rosen)一起写了一篇文章,一种对几乎所有与量子力学有关的事物都产生怀疑的悖论-EPR悖论。

量子力学是宇宙最小方面的科学:原子,电子,夸克,光子等。它揭示了物理现实的自相矛盾的,有时是矛盾的方面。一个这样的方面是这样的事实,即通过测量粒子,您可以“改变”它。这种现象最终被称为观察者的效果:测量该现象的行为会对它产生不可挽回的影响。

通常,要观察一个原子,我们会在其上发光。该光的光子与粒子相互作用,从而影响其位置,角动量,自旋或其他特性。在量子世界中,使用光子观察原子类似于使用保龄球来计数保龄球馆末端的销钉。结果,不可能确切知道粒子的所有属性,因为在研究粒子的过程中,观察者会影响结果。

观察者效应常常与意识可以以某种方式影响甚至创造现实的观念相混淆。实际上,这种作用没有什么超自然的,因为它根本不需要意识。

与原子碰撞的光子无论是否由于人类意识方面的作用而向原子移动,都会产生相同的观察者效果。在这种情况下,“观察”只是进行交互。

我们不能成为外部观察者。在量子系统中,一个人总是积极参与,使结果变得模糊。

这正是爱因斯坦不喜欢的。对他来说,这种内在的模棱两可表明了量子力学的不完整,需要加以消除。科学家认为,现实不可能如此不可靠。这正是他的名言所指:“上帝不会与宇宙玩骰子”。

没有什么比量子纠缠的悖论更强调量子力学的弱点了。

有时在量子尺度上,粒子可以变成 相互连接,这样一个粒子的特性测量立即影响另一个粒子,而无论它们彼此之间有多远。这是量子纠缠。

根据爱因斯坦的相对论,没有什么能比光更快地传播。但是,量子纠缠似乎打破了这一规则。如果一个粒子与另一个粒子纠缠在一起,并且其中一个粒子发生的任何可能变化都会影响另一个粒子,那么它们之间必须存在某种联系。否则,它们如何相互影响?但是,即使距离遥远,这种情况立即发生,这种连接必须比光速快-这就是EPR悖论。

如果您尝试在有两个狭缝的实验中测量电子穿过的狭缝,则干涉图将不起作用。相反,电子的行为不会像波,而是像“经典”粒子

爱因斯坦称这种现象为“远距离的怪异动作”。在他看来,量子力学的整个领域都像所谓的量子纠缠一样脆弱。直到他生命的尽头,物理学家一直试图“修补”该理论,但是没有成功,但是没有任何结果。根本没有什么要修复的。

爱因斯坦去世后,一再证明量子力学是正确的, 作品,尽管通常与常识相反。科学家已经证实,量子纠缠悖论是一种真实的现象,并且一般而言,它不是悖论。尽管纠缠立即发生,但没有信息能以比光速更快的速度在粒子之间传输。

这与量子隐形传态有何关系?让我们回到我们的主题。事实是,仍可以通过这种方式传输信息。这正是中国研究人员在2017年所做的。尽管它被称为“传送”,但实际上,科学家已经在两个纠缠的光子之间进行了信息传输。

当激光束穿过特殊的晶体时,由其发出的光子就会纠缠在一起。因此,当一个光子成对纠缠地测量时,另一个光子的状态立即被知道。如果使用它们的量子态作为信号载体,则可以在两个光子之间传输信息。这项工作以前在世界各地的实验室中都曾进行过,但从未如此遥远地进行过。

中国研究人员将纠缠的光子发送到了距离地球1400公里的卫星上。然后,他们将剩下的光子与第三光子纠缠在一起,这使它能够将其量子态发送到卫星上的光子,从而有效地在轨道上复制了第三光子。但是,第三个光子并未物理传输到卫星。被转移了仅恢复有关其量子态的信息。

因此,这不是《星际迷航》风格的隐形传态。但是该实验中最大的突破不是远程传送,而是通信。

基于纠缠粒子的量子互联网几乎是不可能的 骇客。这一切都要归功于观察者效应。

本质上,如果有人试图拦截这些量子传输之一,那将是观察粒子的尝试,正如我们已经知道的那样,它将改变它。受损的传输将立即可见,因为粒子将不再纠缠或传输将被完全破坏。

量子互联网将是近100%安全的通信网络。如果没有纠缠的粒子,没有人可以破解它。如果有人做了得到的纠缠粒子的一个访问,将它立即注意到,因为粒子就会消失,这意味着互联网将停止工作。这就是它比光子远传设备更有用的方法。

研究人员必须进行超过一百万次尝试才能成功纠缠仅900多个粒子。由于光子必须通过我们的大气,因此它们很可能与其他粒子相互作用,因此将被“观察到”,从而消除纠缠并完成传输。

通过量子隐形传态,有关原始粒子的所有信息都会丢失,但是另一端会创建相同的副本

我们会在遥远的未来的某一天吗? 用同样的技术来传送大型物体甚至人?从理论上讲,是的。这样会使目标中的每个粒子与相同数量的粒子纠缠在一起。您所有粒子的每个状态和位置都需要进行扫描,然后转移到另一个位置。等待的粒子将纠缠在一起并接受传递给它们的信息,立即假定状态与原始粒子相同。这与中国实验中的光子发生的本质上是一样的。唯一的区别是它与您体内的每个粒子有关。

但是,您不应为之高兴。传送也会受到观察者的影响。测量所有粒子的扫描过程将立即更改所有粒子。这些变化可能使您不愉快,您将变成无法识别的量子粘液。您将在初始点不复存在,而在另一个点出现-完全一样,但是带有一组新的粒子。但是,是否保留自己是一个完全不同的问题。返回搜狐,查看更多

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