黑洞、宇宙大爆燃、量子糾纏、薛定諤的貓……對這種數學學成語,我們是從哪些時侯開始這么熱情?
好多人記憶猶新的那次知名數學學出圈,可能是被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”的奇特特點——量子糾纏。
2022年數學學獎授予了三位化學學家,以嘉獎她們“用糾纏光子驗證了量子不遵守貝爾不方程,開創了量子信息學”。
糾纏可以看作量子引力中縫合不同時空區域的線。這些糾纏與時空的聯系可能有助于解決基礎數學學中最大的挑戰之一,即構建一個統一的理論,將廣義相對論的引力規律與亞原子粒子的行為方法聯系在一起。
不是每位人都能真正理解糾纏是量子信息科學進步的關鍵,但并不阻礙她們從身邊發生的大事小情中體會量子科學應有的無處不在。
在戈壁灘的蘭州衛星發射中心,中國曾發射了量子衛星“墨子號”,專門拿來進行空間級別的量子實驗。
該衛星上搭載了一套復雜的激光系統、反射鏡面系統和中學特殊的晶體,當激光反射在晶體上時,它會創造出一對處于糾纏態的光子。
2022年的諾貝爾化學學獎相關背景介紹中,對中國科學家相關的工作進行了重點介紹,包括墨子號量子衛星實現星際量子秘鑰分發等。
量子信息科學主要包括兩方面的應用:借助量子通信提供一種原理上無條件安全的通信形式;借助量子估算大幅度提升運算能力。
量子再度被推上臺前,是由AI引爆的無限膨脹的算力需求。在量子估算當中人們是借助量子比特來編碼信息量子通訊的原理,借助量子疊加原理可以實現超快的并行估算,進而達到指數級的加速。
而量子估算釋放了無限的可能性,量子計算機可以拿來解決精典密碼獲取、天氣預報、金融剖析和抗生素設計等多個領域問題。
過往,量子和數學學中好多知識點,在大眾心里一直保持著一種神秘感和負疚感。懸疑畫家劉慈欣將此比作懸疑的“原力”。
當這些“原力”背后的科學被市場需求無限迸發的時侯,如干柴遇烈火般得到了廣泛共鳴。一拍即合之下,校企千軍萬馬,奔騰而至。
量子糾纏背后的數學學是現代科學的根基,以一種看似是打掉自身原有基礎的方法,在一片瓦礫之上重新建造起現代數學學大樓,隨后與之相關的知識幾乎全部被重畫。
可以說,現代社會正是在此基礎之上被發明下來的。這也生動地展現了所謂科學是第一生產力的原始歸因。
為何推翻貝爾不方程除了能證明量子糾纏的完備性,能夠獲得諾貝爾獎呢?你覺得在未來,我們就能找到宇宙中的另一個完全相反的自己嗎?
一百年前量子通訊的原理,并未被相對論風潮真正擊中的我們,在一百年后被量子擊中,以量子為代表的科技力量在中國的“奧德賽旅程”,才剛才開始。