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中國(guó)在近來發(fā)射了一枚衛(wèi)星用于測(cè)試量子糾纏。這是一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)，這將有望實(shí)現(xiàn)“防黑客”的衛(wèi)星通訊。
但是，這也造成了一系列的文章聲稱量子糾纏能容許超光速的通訊。其實(shí)有多個(gè)科學(xué)博客早已強(qiáng)調(diào)為何這是錯(cuò)誤的，而且這值得再度指出：量子糾纏不容許速率超過光速的通訊。
這些誤會(huì)是緣于量子理論的淺顯化推廣形式。量子客體可以是粒子和波，即具有波粒二象性。它們有一個(gè)波函數(shù)能描述特定結(jié)果的機(jī)率，而當(dāng)檢測(cè)這個(gè)量子客體時(shí)，它才會(huì)坍縮步入一個(gè)特殊的粒子狀態(tài)。
不幸的是，這些量子理論的阿姆斯特丹解釋掩藏了大部份的微妙量子行為，所以當(dāng)它應(yīng)用于糾纏時(shí)，都會(huì)看似有點(diǎn)矛盾。
最受歡迎的量子糾纏事例被稱為愛因斯坦-波多爾斯基-羅森（--Rosen，EPR）的實(shí)驗(yàn)。
取一個(gè)兩個(gè)物體的系統(tǒng)量子通訊速度，例如兩個(gè)光子，這樣它們的和有一個(gè)特定的已知結(jié)果。一般，這表現(xiàn)為它們的極化或載流子量子通訊速度，這樣總和必須為零。假如一個(gè)光子測(cè)得是處于1的狀態(tài)，那另一個(gè)光子必將處于-1的狀態(tài)。因?yàn)橐粋€(gè)光子的結(jié)果影響另一個(gè)光子的結(jié)果，就說這兩個(gè)光子是量子糾纏的。
在阿姆斯特丹的觀點(diǎn)看來，假如兩個(gè)糾纏光子被分隔在相距很遠(yuǎn)的地方（原則上，甚至是相距光年以上），當(dāng)檢測(cè)一個(gè)光子的狀態(tài)時(shí)，能夠立刻曉得另一個(gè)光子的狀態(tài)。為了讓兩個(gè)粒子的波函數(shù)頓時(shí)坍縮，那兩個(gè)光子之間的交流就必須超光速，對(duì)嗎？
一種很流行的反觀點(diǎn)覺得似乎波函數(shù)坍縮速率超過光速，但這不能用于發(fā)送超光速的消息，由于結(jié)果是統(tǒng)計(jì)學(xué)上的。
假如我們相隔數(shù)光年，我們雙方都曉得對(duì)方的糾纏光子對(duì)的結(jié)果，而且每一對(duì)糾纏光子的結(jié)果是隨機(jī)的（因?yàn)榱孔硬淮_定性)，所以我們就不能促使光子有一個(gè)特定的結(jié)果。
現(xiàn)實(shí)是更微妙，而且要更有趣的多。似乎量子系統(tǒng)常常被視為很脆弱的東西，只要最輕微的互相作用都會(huì)使它們坍縮到一個(gè)特定狀態(tài)，但事實(shí)并非這么。
糾纏系統(tǒng)實(shí)際上可以用各類各樣的方式來操縱，甚至可以操縱它們擁有一個(gè)特定的結(jié)果。比如，我們能以不同的特定量子態(tài)創(chuàng)造出糾纏光子對(duì)。一個(gè)狀態(tài)可以代表1，另一個(gè)則是0。
在遙遠(yuǎn)一端的人須要做的是確定一對(duì)特定的光子是處于哪種量子態(tài)，但要做到這一點(diǎn)，這邊的人將須要獲得大量的量子態(tài)的副本，之后檢測(cè)這種副本以通過統(tǒng)計(jì)學(xué)來確定原始狀態(tài)，而事實(shí)證明，在不曉得量子系統(tǒng)的狀態(tài)時(shí)，是難以復(fù)制一個(gè)量子系統(tǒng)的。這被稱為量子不可克隆定律，它意味著糾纏系統(tǒng)不能以超光速傳遞信息。
讓我們回到中國(guó)剛才舉辦的實(shí)驗(yàn)。
量子不可克隆定律也意味著一個(gè)糾纏系統(tǒng)可以拿來發(fā)送加密消息。其實(shí)糾纏光子不能傳遞信息，但它們的隨機(jī)結(jié)果具有相關(guān)性，所以A和B可以使用一系列糾纏光子來世成一種可以用于加密的隨機(jī)字符串。由于AB雙方都曉得對(duì)方的結(jié)果，所以她們都曉得這個(gè)相同的隨機(jī)字符串。
為了破解這些加密，須要復(fù)制一份糾纏狀態(tài)，但這是不可能的，因而破解量子通訊是十分困難的。有部份復(fù)制量子態(tài)的方式，這會(huì)提升破解加密的概率，但一種完美的復(fù)制是不可能的。
因而，量子糾纏未能讓我們進(jìn)行超光速通訊，但這能讓我們更容易對(duì)秘密進(jìn)行加密。
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