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探秘量子技术 量子通信离我们有多远?

导读: 自1900年马克斯·普朗克提出量子理论至今,已经过去了100多年,科学家们却依旧没能彻底弄清楚,量子纠缠这个“鬼魅”般的物理现象,到底有着怎样的作用机制。尽管如此,在量子纠缠现象被证实之后,量子计算、量子密码、量子通信甚至是瞬间移动等科幻般的技术应用,已被一一提出。

  技术上只差最后一步,就是利用卫星把城域和城际量子通信网络连接起来。

  自1900年马克斯·普朗克提出量子理论至今,已经过去了100多年,科学家们却依旧没能彻底弄清楚,量子纠缠这个“鬼魅”般的物理现象,到底有着怎样的作用机制。

  尽管如此,在量子纠缠现象被证实之后,量子计算、量子密码、量子通信甚至是瞬间移动等科幻般的技术应用,已被一一提出。

  所有这些畅想中,量子通信被公认为离人类最近的一项应用。由于量子纠缠现象的不确定性特性,这项未来的通信技术因具有“无懈可击”的安全性而备受青睐。

  从最开始的实验室理论,到上百公里的量子数据传输试验,再到如今中国横跨京沪上千公里的城际量子通信网络项目,科学家们关于全球广域量子通信网络的设想已经越来越近。

  “现在,技术上我们只差最后一步”,中科院院士、中国科技大学教授潘建伟说,“利用卫星把城域和城际量子通信网络连接起来。”

  “鬼魅”量子纠缠

  追溯量子通信的起源,就必须先了解它的理论基础--量子纠缠。

  因为至今科学家们也还没有分析透彻这种物理现象是“怎么产生的”,要科学而完整地解释量子纠缠,短期内或许仍是一个无解之题。

  好在科学家们已经基本搞清楚,量子纠缠“会发生什么”。如果从这个层面来看,那么它可以被描述为这样一种现象:两个共同来源的微观粒子之间,只要处于纠缠状态,那么只要一个粒子的量子(微观物理世界的光子等最小单元)状态发生变化,就会立即影响另一个粒子的状态。

  这种现象就好比人类世界中的孪生儿,彼此之间存在心灵感应。而且“诡异”的是,无论它们相隔多远,即使一个在太阳系另一个在几十万光年以外的星系,只要处于纠缠态,这种感应就会存在。

  这种现象触及了经典物理学的灵魂,在经典物理学中,物质之间总是要通过某种相互作用才能发生联系的,就好比你不可能通过一根没有鱼线的鱼竿,隔空钓起一只鱼。

  更有意思的,如果以制造硬币为例,我们如果要制造硬币,基本前提是需要测定制作硬币的模板,再根据模板进行大规模复制。但在量子世界,这枚硬币是“不确定”的,你根本没法测量它,一测它,它下一秒就会发生变化,根本没法复制。

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