量子世界中的粒子不遵守與人類社會相同的規(guī)則,其詭異的規(guī)則總是讓人揣摩不透。在量子系統(tǒng)中,對于兩個相互關(guān)聯(lián)的粒子,當我們測量其中一個粒子時,另一個即便在遠處也會同時做出相應(yīng)的變化。 它們彼此之間沒有任何信息通過,但確實又在超空間的作用著,就好像兩個粒子是同一個。以至于愛因斯坦稱量子糾纏現(xiàn)象為“幽靈”。直到他離世的時候,依舊不相信自然界會如此不講理?。?!
隨著量子理論的發(fā)展,量子糾纏已經(jīng)被科學界廣泛認可,糾纏是微觀世界的普遍現(xiàn)象!那么今天我們就來看看,量子糾纏會在那些方面影響我們的生活?
提高原子鐘的精確度
衡量我們的日常生活,使用客廳掛表足以應(yīng)對!但在有的情況下,掛表的精確度遠遠不達標,比如股市和GPS定位,股市每一秒的變化可能會讓投資人流失更多的收益,而GPS的誤差可能導致導航事故率的增高!
倘若時鐘精確度越高,我們?yōu)榇藫p失的就越少。目前精度最高的時鐘是原子鐘! 原子的精度部分地依賴于所使用的原子數(shù)。保持在真空室中,每個原子獨立地測量時間并且注意它自身與其鄰居之間的隨機局部差異。如果科學家將100倍的原子數(shù)放進到一個原子鐘,它將是原來精度的10倍。這就是在說 往原子鐘放入的原子數(shù)越多,原子鐘的精度越高,可原子鐘所能容納的原子數(shù)是有限的! 這時候,人們可以利用量子糾纏提高精度。糾纏原子不會局限于局部差異,而是僅僅測量時間的流逝,有效地使它們作為單個鐘擺在一起。這意味著將100倍的原子數(shù)添加到糾纏時鐘將會比之前的精確度超過100倍!糾纏的時鐘甚至可以鏈接形成一個全球網(wǎng)絡(luò),它將測量獨立于位置的時間。
無法破解的量子加密通信
傳統(tǒng)加密技術(shù)使用的密鑰:發(fā)送方使用一個密鑰對信息進行編碼,接收方使用另一個密鑰對消息進行解碼。然而,這樣的密鑰有可能被泄露,從而不可避免的被竊聽 ?。?!
但可以使用量子密鑰分布(QKD)來加密信息。在QKD中,關(guān)于密鑰的信息通過隨機偏振的光子發(fā)送。這限制了光子,使得其僅在一個平面中振動 。如果這時候竊聽者測量信息,那么量子狀態(tài)會坍塌! 沒有人能夠解密這種信息,除非他們具有確切的量子密鑰。
量子計算機
電子計算機是將信息編碼為二進制數(shù)字或字符串。
而量子計算機中使用的是以狀態(tài)的疊加存在的量子比特或量子比特! 如果它們不被測量,量子位可以同時為“1”和“0”,這將極大的提高計算機的運行速度!
據(jù)悉:谷歌日前宣布推出的D-Wave量子計算機理論上普通電子計算機運行速度快一億倍,并且能夠極大地推動人工智能的進步。
極大的增強顯微鏡的“視力”
2014年2月,日本北海道大學的一個研究小組開發(fā)了世界上第一個量子糾纏顯微鏡,使用一種稱為微分干涉對比顯微鏡的技術(shù)。這種類型的顯微鏡在物質(zhì)處發(fā)射兩束光子,并且測量由反射光束產(chǎn)生的干涉圖案,圖案根據(jù)它們是否擊中平坦或不平坦的表面而改變。使用糾纏的光子大大增加了顯微鏡可以收集的信息量,因為測量一個糾纏光子就可以得出與其關(guān)聯(lián)的其他量子的信息。這樣以來,人類在微觀世界的探索中將更深一步!
生物指南針
人類并不是唯一會使用量子力學的人。一個領(lǐng)先的理論表明,歐洲有一種叫知更鳥的鳥類,當它們遷移時會時刻保持聯(lián)系,就好像和量子糾纏一樣神秘! 該研究認為更知鳥眼睛有 隱色色素的光敏蛋白,其中包含著糾纏電子。隨后的進一步研究又發(fā)現(xiàn),知更鳥眼中的“指南針”極為靈敏,對極微小的磁場噪聲都會產(chǎn)生反應(yīng),這種靈敏度只有在量子層面上才能實現(xiàn)。研究人員表示,將對知更鳥的這種特性進行深入分析,這可能有助于人類研發(fā)出類似的量子技術(shù)。