认识的分量

神秘和现实的重大误解,量子纠缠和量子通讯一点关系也没有?

2019-02-24  本文已影响14人  指尖科技说
两个粒子的量子纠缠

量子纠缠有多神秘?

了解量子纠缠其实很容易,比如两个基本粒子量子纠缠后,一个粒子状态改变,另外一个也会发生相应改变。例如一个粒子顺时针转一圈,另外一个粒子马上逆时针转一圈。

一个转圈,另一个也转圈

然而量子纠缠又极为神秘:

1.它有超光速的特性。一个粒子动一下,另外一个粒子马上也动一下,从一个粒子动起来,到另一个粒子相应运动,时间和距离计算出来的速度比光速还快几万倍。连爱因斯坦都曾经表示不愿相信,但它又不违背相对论,因为这个过程不涉及物体直接运动一个距离。玻尔将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用”。量子纠缠可能是人类现阶段已发现唯一比真空光快的现象,非常神秘。

量子纠缠超越光速

2.量子纠缠到底通过什么,实现两个粒子相互作用目前未知。这个特点增加了量子纠缠神秘面纱。

什么原理约束两个粒子仍未知

3.爱因斯坦认为量子纠缠不能用于通讯。因为对量子纠缠的任意一个粒子进行状态测试,马上会改变两个粒子的状态,这样无法同时在两个粒子测试得到一个确定状态,就无法真正传递信息。

打个比方,就像我平安夜想送女生一个大苹果,但我不知道这个苹果是否已经从内部开始烂了。为了确定苹果的好坏,我就必须切开它。但我切开它后,即使确定了它是好是坏,送给女生后,女生得到的是被切开的苹果,而不是原来想送她的完整苹果。

平安夜的苹果

量子通信基于量子纠缠?

近年媒体把量子纠缠和量子通讯联系起来,甚至有“量子通信基于量子纠缠”的表述:

百度百科对“量子通信”的解释,直接认为:量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。

百度百科的量子通信解释

多个新闻平台和自媒体平台,也以量子纠缠来解释量子通信技术。

自媒体的量子纠缠解释 自媒体的量子纠缠解释

中科院重要科普刊物的严重错误:

《Newton科学世界》是中科院的一本重量级科普刊物,2019年2月号的第35页给了一个配图:

2019年2月号的第35页

按照文章的图文揭示,这个配图是将实现量子通信的地上和天上两种方法:

(1)方法1(地上):“在地面中继处于量子纠缠态的光子”。

“如果量子信息通信的距离更远的话,则需要进行中转(量子中继)。也就是说,在短距离内形成多个量子纠缠,之后将它们‘整合’在一起,形成一个连接发送方与接收方的长的量子纠缠(右图下方)。”

地上

(2)方法2(天上):“采用了利用人造卫星从太空传送光子的方式(图片上方),成功地把处于量子纠缠态的光子传送到了遥远的地方。利用这种方法,不仅在中国国内成功实现了1200千米的量子信息通信,而且还与距离中国7400千米之远的奥地利成功实现了量子信息通信。”

天上

错误有多严重?

可以说完全是臆想出来的图。彻底误解了量子通信的原理。实际上,量子通信和量子纠缠一点关系也没有。

为什么量子纠缠和量子通信一点关系也没有?

(1)量子纠缠涉及多个粒子,而量子通信只涉及单个粒子。目前量子通信工程实质上仅是在密钥的分发时使用领子效应,而且是单光子自旋态(即偏振态)的量子效应。量子纠缠是多体问题,而量子通信仅涉及单体问题。

单光子光线探测器

(2)量子纠缠目前只是实验室中娇嫩的花朵,美丽的花朵不一定都结果,量子纠缠在工程应用中的前景还十分遥远模糊。

(3)国内已建和在建的所有量子通信工程(包括京沪干线工程、量子通讯卫星墨子号)的技术基础是美国科学家在1984年制定的BB84协议或该协议的改进版,该协议利用光子的偏振态作为信息载体来传递密钥,与量子纠缠效应真的一点关系也没有。

京沪干线工程也使用到量子通信技术

科学家表示“请不要在量子通信与量子纠缠的关系上没完没了的‘纠缠’下去了。”

墨子号

那量子纠缠和量子通信为什么会扯上关系?

指尖科技说编者查找了早期的科普自媒体文章资料,量子纠缠最早是用来对比和理解“光子的偏振态”,仅仅因为量子纠缠和光子的偏振态都属于量子力学范畴。后来却被一些新闻和自媒体,用量子纠缠解释“量子隐形传态”,最终变成“量子通信基于量子纠缠”。甚至像百度百科、中科院权威的科普读物也使用了类似的描述。

网传量子隐形传态

指尖科技说小编翻看百度百科相关的文献资料,其中权威文献来源的也没有类似“量子通信基于量子纠缠”的表述,中国知网也没有任何学术论文发表过类似见解。

复杂量子纠缠

量子纠缠的神秘性也是人们会把量子纠缠和量子通信联系在一起的原因。除了量子通信,还有人把量子纠缠用于解释和推测很多奇怪的现象,例如父母针灸可以治愈孩子疾病,源于父母和孩子身上的有纠缠量子;有人使用量子纠缠解释量子纠缠宇宙和特异功能;还有人使用量子纠缠解释中医阴阳关系;甚至有人用量子纠缠解释灵魂和宗教的神。指尖科技说小编认为面对这些理论,我们需要多一分警惕。

纠缠宇宙 量子纠缠宇宙

量子纠缠和量子通信的悖论:

指尖科技说小编其实从接触到“量子通信基于量子纠缠”的言论,就很疑惑。从逻辑上来看“量子通信基于量子纠缠”和爱因斯坦“量子纠缠不能用于通信”的观点相悖。也就是说量子纠缠和自媒体误解的量子通信本质上是相悖的。

量子纠缠和量子通信相悖

想要证明“量子通信基于量子纠缠”,首先要打破爱因斯坦“量子纠缠不能用于通信”的观点。然而,所有自媒体文章,只字不提打破爱因斯坦的观点,却一直试图用各种观点(包括“量子隐形态传态”)论证量子纠缠可以用于通信。

爱因斯坦认为量子纠缠不能用于通信

量子纠缠仍然很神秘,但在现实的量子通信其实并不神秘,甚至值得我们自豪。现实中我国在量子通信领域确实做出了一些全球领先的成绩。小编听过两句话“国家让我们觉得自豪,是因为我们让国家自豪”,“国家的智慧,来源于我们的智慧”。追求事实,不盲目相信神秘,是我们能给到国家最大的智慧和自豪吧。指尖科技说期待和你一起,破除那些被误读的神秘。

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