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量子纠缠与量子通信

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中国于2016816日成功发射世界首颗量子科学实验卫星墨子号,将推动量子通信的发展。量子通信是什么鬼?百度一下根本看不懂,早年学量子力学的时候,老师提过量子通信,举例比如同卵双胞胎之间的心灵感应。在量子通信中起着重要作用的是量子纠缠,量子纠缠曾被爱因斯坦等科学家称作幽灵般的超距离作用。后来了解到原来是美国科学家、诺贝尔物理学奖获得者弗兰克·维尔切克曾用《格林童话》中《两兄弟》故事打比方:量子纠缠就像一对有心灵感应的双胞胎,长得分不清彼此;他们也心灵相通,即便天各一方,弟弟有难,哥哥即刻得知。看来是当年教量子力学的老师引用案例没讲出处。

最近发现中科院的郭光灿院士则本土化的举例说,在美国的女儿生了孩子,没来得及告诉远在中国的母亲,但是她母亲瞬间晋级为姥姥,之所以她是姥姥,别人不是,而且她一定会成为姥姥,就是因为她和女儿之间有一种纠缠关系

实现光量子通信的过程如下:事先构建一对具有纠缠关系的粒子,将两个粒子分别放在通信双方,将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量(一种操作),则接收方的粒子瞬间发生坍塌(变化),坍塌(变化)为某种状态,这个状态与发送方的粒子坍塌(变化)后的状态是对称的,然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方,接收放根据接收到的信息对坍塌的粒子进行幺正变换(相当于逆转变换),即可得到与发送方完全相同的未知量子态。所以量子通信具有高效率和绝对安全等特点。

小编比较感兴趣的是如何构建具有纠缠关系的粒子,或者找到具有纠缠关系的粒子。不可否认的是量子通信极具魔力,让科学家们着迷。小编很期待这项技术的实际应用。至于昨晚梦见自己中了亿元大奖不知道怎么花,想必是平行时空里的小编跟我在量子纠缠了吧。


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