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量子力学描述世界的语言跟经典力学有根本区别 。 经典力学描述一个粒子的状态 , 说的是它在什么位置 , 具有什么动量 。 不言而喻的是 , 在任何一个时刻这个粒子总是位于某个位置 , 具有某个动量 , 即使你不知道是多少 。
量子力学描述一个粒子的状态 , 却是给出一个态函数或者称为态矢量 , 这个态矢量不是位于日常所见的三维空间 , 而是位于一个数学抽象的线性空间 。 在这里我们不需要深究这是个什么空间 , 关键在于两个态矢量之间可以进行“内积”的运算 。 那所谓的矢量内积又是什么?
原来在三维空间中 , 两个长度为一的单位矢量a和b做内积 , 得到的是它们夹角的余弦 , 即两个矢量方向相同时得到一 , 方向相反时得到负一 , 互相垂直时得到零 , 所以内积也可以理解为一个矢量在另一个矢量上的投影乘以它的长度 。 对两个态矢量也可以求这样的内积 , 结果是个复数 , 而这个复数的绝对值小于等于一 。
了解完量子力学之后 , 再继续深入了解量子通信和量子传输的概念 。 他们两个是完全不同的概念 。 量子通信技术是一项革命性的浩大工程 , 迄今为止 , 还没有达到成熟的全面应用阶段 , 属于一项还在发展中的技术 。 其验证时间还很漫长 。
潘建伟团队的量子技术开发取得了新的进展 , 那就是开发出了全新的量子技术机“九章” 。 其计算能力是目前全球排行第一的日本超算机的一百万亿倍 , 也就是“九章”一分钟的计算能力 , 日本排行全球第一的超算机需要一亿多年 。 而“九章”的计算能力也是谷歌量子计算机计算速度的一百亿倍 。
不过 , 这些技术目前还只是停留在通讯、计算应用的初级阶段 。 就像人类早期的机械计算机一样 , 还需要不断小型化和应用完善 。 更别说量子传输技术了 , 到目前为止 , 量子传输技术跟爱因斯坦的很多理论一样 , 还仅仅停留在理论阶段 。
而不少人对量子力学和量子通信也有误解 。 量子力学中有一个概念叫“量子纠缠” , 两个互相纠缠的量子之间可以瞬间感应到彼此 , 速度远超光速 。 也正是因为速度远超光速 , 所以被很多人误解 , 误认为这就是“超光速传播信息”!
事实上并不是这样的 , 量子纠缠并没有传播任何信息 , 纠缠中的两个量子是一个整体 , 就像左右手套那样 , 确定一个是左手套 , 另外一个自然就是右手套了 。 而一旦你试图用观测的方式测量其中一个量子 , 另外一个量子的状态马上确定 , 两个量子之间的纠缠也马上消失 , 不再是纠缠中的整体 。
所谓的量子通信 , 并不是说能够“超光速传播信息”的通信 , 只是利用了量子纠缠的效应 , 所以叫做量子通信 。 具体来说 , 主要是量子密钥分发 , 用于加密保护 。 利用量子纠缠的特性 , 如果有人试图窃取一个加密文件 , 窃取本身就意味着观测 , 而一旦实施观测 , 两个量子的纠缠态马上停止 , 也就是所谓的发生了“坍缩” , 这样窃取行为马上就能被发现 。
归根结底 , 现有的量子通信并不是超时空传输信号 。 其实它应该叫量子加密技术通信 。 正常传输无线电信号 。 有人从旁边劫持到信号以后 , 破解 , 获取相关知识你就会完全无法控制 。 比如传统的发电报 。A发给B的无线电信号是满地球都能收得到的 。C接收无线的信号 , B完全无法控制 。
而现在的电子通信是采用量子技术进行加密 。 而且是唯一一次加密 ,A发给B的信号 , 接码的信号是一次性的 。 别人收到信号 。 无法破解 。 不管是量子还是普通的 , 传输速度都是一样 , 三十万公里每秒 。
那既然量子通信和量子传输研究水平都达到了一定的高度 , 那能否实现将蚂蚁从一个地方传输到另一个地方的愿望呢?据了解 , 目前中科大的实验可以把一个量子态远程传输到另外一个地方 , 这个在墨子号量子实验卫星的量子隐形传态实验中已经得到了验证 。 但现在肯定不能把一只蚂蚁远程传输到另外一个地方 。
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