神秘和現(xiàn)實(shí)的重大誤解,量子糾纏和量子通訊一點(diǎn)關(guān)系也沒有?

兩個(gè)粒子的量子糾纏

量子糾纏有多神秘?

了解量子糾纏其實(shí)很容易,比如兩個(gè)基本粒子量子糾纏后,一個(gè)粒子狀態(tài)改變,另外一個(gè)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。例如一個(gè)粒子順時(shí)針轉(zhuǎn)一圈,另外一個(gè)粒子馬上逆時(shí)針轉(zhuǎn)一圈。

一個(gè)轉(zhuǎn)圈,另一個(gè)也轉(zhuǎn)圈

然而量子糾纏又極為神秘:

1.它有超光速的特性。一個(gè)粒子動(dòng)一下,另外一個(gè)粒子馬上也動(dòng)一下,從一個(gè)粒子動(dòng)起來,到另一個(gè)粒子相應(yīng)運(yùn)動(dòng),時(shí)間和距離計(jì)算出來的速度比光速還快幾萬倍。連愛因斯坦都曾經(jīng)表示不愿相信,但它又不違背相對論,因?yàn)檫@個(gè)過程不涉及物體直接運(yùn)動(dòng)一個(gè)距離。玻爾將量子糾纏稱為“鬼魅似的遠(yuǎn)距作用”。量子糾纏可能是人類現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)唯一比真空光快的現(xiàn)象,非常神秘。

量子糾纏超越光速

2.量子糾纏到底通過什么,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)粒子相互作用目前未知。這個(gè)特點(diǎn)增加了量子糾纏神秘面紗。

什么原理約束兩個(gè)粒子仍未知

3.愛因斯坦認(rèn)為量子糾纏不能用于通訊。因?yàn)閷α孔蛹m纏的任意一個(gè)粒子進(jìn)行狀態(tài)測試,馬上會(huì)改變兩個(gè)粒子的狀態(tài),這樣無法同時(shí)在兩個(gè)粒子測試得到一個(gè)確定狀態(tài),就無法真正傳遞信息。

打個(gè)比方,就像我平安夜想送女生一個(gè)大蘋果,但我不知道這個(gè)蘋果是否已經(jīng)從內(nèi)部開始爛了。為了確定蘋果的好壞,我就必須切開它。但我切開它后,即使確定了它是好是壞,送給女生后,女生得到的是被切開的蘋果,而不是原來想送她的完整蘋果。

平安夜的蘋果

量子通信基于量子糾纏?

近年媒體把量子糾纏和量子通訊聯(lián)系起來,甚至有“量子通信基于量子糾纏”的表述:

百度百科對“量子通信”的解釋,直接認(rèn)為:量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。

百度百科的量子通信解釋

多個(gè)新聞平臺和自媒體平臺,也以量子糾纏來解釋量子通信技術(shù)。

自媒體的量子糾纏解釋


自媒體的量子糾纏解釋

中科院重要科普刊物的嚴(yán)重錯(cuò)誤:

《Newton科學(xué)世界》是中科院的一本重量級科普刊物,2019年2月號的第35頁給了一個(gè)配圖:

2019年2月號的第35頁

按照文章的圖文揭示,這個(gè)配圖是將實(shí)現(xiàn)量子通信的地上和天上兩種方法:

(1)方法1(地上):“在地面中繼處于量子糾纏態(tài)的光子”。

“如果量子信息通信的距離更遠(yuǎn)的話,則需要進(jìn)行中轉(zhuǎn)(量子中繼)。也就是說,在短距離內(nèi)形成多個(gè)量子糾纏,之后將它們‘整合’在一起,形成一個(gè)連接發(fā)送方與接收方的長的量子糾纏(右圖下方)?!?/p>

地上

(2)方法2(天上):“采用了利用人造衛(wèi)星從太空傳送光子的方式(圖片上方),成功地把處于量子糾纏態(tài)的光子傳送到了遙遠(yuǎn)的地方。利用這種方法,不僅在中國國內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了1200千米的量子信息通信,而且還與距離中國7400千米之遠(yuǎn)的奧地利成功實(shí)現(xiàn)了量子信息通信。”

天上

錯(cuò)誤有多嚴(yán)重?

可以說完全是臆想出來的圖。徹底誤解了量子通信的原理。實(shí)際上,量子通信和量子糾纏一點(diǎn)關(guān)系也沒有。

為什么量子糾纏和量子通信一點(diǎn)關(guān)系也沒有?

(1)量子糾纏涉及多個(gè)粒子,而量子通信只涉及單個(gè)粒子。目前量子通信工程實(shí)質(zhì)上僅是在密鑰的分發(fā)時(shí)使用領(lǐng)子效應(yīng),而且是單光子自旋態(tài)(即偏振態(tài))的量子效應(yīng)。量子糾纏是多體問題,而量子通信僅涉及單體問題。

單光子光線探測器

(2)量子糾纏目前只是實(shí)驗(yàn)室中嬌嫩的花朵,美麗的花朵不一定都結(jié)果,量子糾纏在工程應(yīng)用中的前景還十分遙遠(yuǎn)模糊。

(3)國內(nèi)已建和在建的所有量子通信工程(包括京滬干線工程、量子通訊衛(wèi)星墨子號)的技術(shù)基礎(chǔ)是美國科學(xué)家在1984年制定的BB84協(xié)議或該協(xié)議的改進(jìn)版,該協(xié)議利用光子的偏振態(tài)作為信息載體來傳遞密鑰,與量子糾纏效應(yīng)真的一點(diǎn)關(guān)系也沒有。

京滬干線工程也使用到量子通信技術(shù)

科學(xué)家表示“請不要在量子通信與量子糾纏的關(guān)系上沒完沒了的‘糾纏’下去了?!?/p>

墨子號

那量子糾纏和量子通信為什么會(huì)扯上關(guān)系?

指尖科技說編者查找了早期的科普自媒體文章資料,量子糾纏最早是用來對比和理解“光子的偏振態(tài)”,僅僅因?yàn)榱孔蛹m纏和光子的偏振態(tài)都屬于量子力學(xué)范疇。后來卻被一些新聞和自媒體,用量子糾纏解釋“量子隱形傳態(tài)”,最終變成“量子通信基于量子糾纏”。甚至像百度百科、中科院權(quán)威的科普讀物也使用了類似的描述。

網(wǎng)傳量子隱形傳態(tài)

指尖科技說小編翻看百度百科相關(guān)的文獻(xiàn)資料,其中權(quán)威文獻(xiàn)來源的也沒有類似“量子通信基于量子糾纏”的表述,中國知網(wǎng)也沒有任何學(xué)術(shù)論文發(fā)表過類似見解。

復(fù)雜量子糾纏

量子糾纏的神秘性也是人們會(huì)把量子糾纏和量子通信聯(lián)系在一起的原因。除了量子通信,還有人把量子糾纏用于解釋和推測很多奇怪的現(xiàn)象,例如父母針灸可以治愈孩子疾病,源于父母和孩子身上的有糾纏量子;有人使用量子糾纏解釋量子糾纏宇宙和特異功能;還有人使用量子糾纏解釋中醫(yī)陰陽關(guān)系;甚至有人用量子糾纏解釋靈魂和宗教的神。指尖科技說小編認(rèn)為面對這些理論,我們需要多一分警惕。

糾纏宇宙


量子糾纏宇宙

量子糾纏和量子通信的悖論:

指尖科技說小編其實(shí)從接觸到“量子通信基于量子糾纏”的言論,就很疑惑。從邏輯上來看“量子通信基于量子糾纏”和愛因斯坦“量子糾纏不能用于通信”的觀點(diǎn)相悖。也就是說量子糾纏和自媒體誤解的量子通信本質(zhì)上是相悖的。

量子糾纏和量子通信相悖

想要證明“量子通信基于量子糾纏”,首先要打破愛因斯坦“量子糾纏不能用于通信”的觀點(diǎn)。然而,所有自媒體文章,只字不提打破愛因斯坦的觀點(diǎn),卻一直試圖用各種觀點(diǎn)(包括“量子隱形態(tài)傳態(tài)”)論證量子糾纏可以用于通信。

愛因斯坦認(rèn)為量子糾纏不能用于通信

量子糾纏仍然很神秘,但在現(xiàn)實(shí)的量子通信其實(shí)并不神秘,甚至值得我們自豪?,F(xiàn)實(shí)中我國在量子通信領(lǐng)域確實(shí)做出了一些全球領(lǐng)先的成績。小編聽過兩句話“國家讓我們覺得自豪,是因?yàn)槲覀冏寚易院馈保皣业闹腔?,來源于我們的智慧”。追求事?shí),不盲目相信神秘,是我們能給到國家最大的智慧和自豪吧。指尖科技說期待和你一起,破除那些被誤讀的神秘。

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