為什么這種現象和現實格格不入?雖然量子熱學的解釋是基于普朗克尺度或亞原子尺度(極微觀尺度)的,生活中的現象完全可以借助精典熱學來解釋。例如根據量子熱學的原理,假若一個人不停地去撞樹,這么他確實有一定的概率“穿墻而過”,但這機率太小太小,他試到宇宙毀滅的那一刻可能都不會發生。
現代的化學學家已將量子糾纏現象視為粒子的基本特點,而且科學家仍不清楚其中的作用機制。
根據構建在“不確定性原理”基礎上的“量子糾纏”,科學家們提出了“量子通訊”的構想,根據不確定性的原理,這些傳輸信息的方法從根本上避免了被破譯的可能,即便信息被截取,其“不確定性”使得破譯者根本無從下手。
1993年,意大利科學家C.H.提出了量子通訊()的概念。量子通訊是由量子態攜帶信息的通訊方法,它借助光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通訊過程。量子通訊概念的提出,使愛因斯坦的“幽靈()”——量子糾纏效益開始真正發揮其真正的威力。
在貝內特提出量子通訊概念之后,6位來自不同國家的科學家,基于量子糾纏理論,提出了借助精典與量子相結合的方式實現量子隱型傳送的方案,將要某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方,把另一個粒子制備到該量子態上,而原先的粒子仍留在原處,這就是量子通訊最初的基本方案。
量子糾纏是指粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中互相影響的現象,這些影響不受距離的限制,雖然兩個粒子分隔在半徑達10萬光年的銀河系兩端,一個粒子的變化仍會頓時影響另外一個粒子。像光子、電子一類的微觀粒子,或則像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小磚石一類的介觀粒子,都可以觀察到量子糾纏現象。
量子糾纏是一種純粹發生于量子系統的現象;在精典熱學里,找不到類似的現象。
假定,由兩個粒子組成的復合系統處于量子糾纏,對于其中一個粒子做檢測得到結果(比如,載流子為上旋),則另外一個粒子在以后任意時間做檢測,必將會得到關聯結果(在此案例里,載流子為下旋)。
量子糾纏的作用速率比光速還快。近來完成的一項實驗顯示,量子糾纏的作用速率起碼比光速快10,000倍。這還只是速率下限。依照量子理論,檢測的效應具有瞬時性質。
1935年,量子熱學理論的“老對手”愛因斯坦最先強調“量子糾纏”的“荒謬之處”,在他和波多爾斯基、羅森共同發表的論文里,針對量子熱學理論進行了批判,覺得量子熱學并不完備。
按照量子熱學的“不確定性原理”,處于糾纏態的兩個粒子,在被“觀測”之前,其狀態是“不確定”的,假如對其中的一個粒子進行觀測,在確定了這個粒子狀態的同時(例如為上旋),另外的一個粒子的狀態頓時也會被確定(下旋)。
這些鬼魅通常的“傳遞”作用不但有違常理,也“違背”了愛因斯坦的相對論,但這偏偏又是無可爭辯的事實,愛因斯坦據此覺得量子熱學一直存在缺陷,是不完備的。
“上帝不擲色子”,這是愛因斯坦的格言,也是他仍然指責量子熱學之根基——“不確定性原理”的緣由所在,愛因斯坦討厭這些“不確定性”。他覺得肯定還有更好的解釋,甚至是更完美、更完備的理論來解釋這一切。
根據愛因斯坦的理論,撇開“不確定性原理”的量子糾纏現象該如此解釋:就像兩個黑袋子上面各放一只手套一樣,在不打開其中的一個袋子前,不確定上面是哪一只,一旦打開一個袋子,在聽到這只手套的同時,可立刻確定另外一個袋子里的手套是哪只。雖然這兩個袋子在銀河系的兩端。
波爾是量子熱學的重要奠基人之一,他提出了關于“量子糾纏”的解釋:這個現象并不違反相對論,在量子熱學的層面上,在檢測粒子前,你不能定義它們,實際上它們仍是一個整體。不過在檢測它們以后,它們都會脫離量子糾纏的狀態。
愛因斯坦的主張得到了化學學家薛定諤的支持,愛因斯坦和薛定諤三人,在量子熱學構建的早期作出了不可磨滅的貢獻,但最終二人站在了量子熱學的對立面,甚至連量子理論的最初成立者普朗克,由于那詭異聽聞的“解釋”而邁向了量子熱學的對立面。
盡管愛因斯坦的解釋更易被大眾接受,也更易理解,但很遺憾,他是錯的。實驗證明,處于糾纏態的兩個粒子在被檢測前,其狀態確實是不確定性的,這些不確定性與“黑箱手套”的解釋有著根本的區別。
按照“不確定性原理”,在觀測處于糾纏態的一個粒子之前,你根本難以預測這粒子是哪些狀態,是粒子,是波,即是粒子又是波?亦或哪些都不是。只有在觀測的一剎那,它“變成”了你可以檢測的粒子。這個解釋其實讓人無法信服,根據這個解釋,當你不去看月亮時,月亮也會“發散”開來,弄成一團非粒子亦非波的東西。甚至當你閉眼時,整個世界就會不存在?
我國明朝的思想家王陽明有句諺語:“你未看此花時,此花與汝同寂,你來看此花時,此花顏色一時明白上去。”這句話常年被當作唯物主義言論而被批判,如今看來,這簡直就是量子熱學解釋的翻版。
為什么這種現象和現實格格不入?雖然量子熱學的解釋是基于普朗克尺度或亞原子尺度(極微觀尺度)的,生活中的現象完全可以借助精典熱學來解釋。例如根據量子熱學的原理,假若一個人不停地去撞樹,這么他確實有一定的概率“穿墻而過”,但這機率太小太小,他試到宇宙毀滅的那一刻可能都不會發生。
現代的化學學家已將量子糾纏現象視為粒子的基本特點,而且科學家仍不清楚其中的作用機制。
根據構建在“不確定性原理”基礎上的“量子糾纏”,科學家們提出了“量子通訊”的構想,根據不確定性的原理,這些傳輸信息的方法從根本上避免了被破譯的可能,即便信息被截取,其“不確定性”使得破譯者根本無從下手。
1993年,意大利科學家C.H.提出了量子通訊()的概念。量子通訊是由量子態攜帶信息的通訊方法,它借助光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通訊過程。量子通訊概念的提出,使愛因斯坦的“幽靈()”——量子糾纏效益開始真正發揮其真正的威力。
在貝內特提出量子通訊概念之后,6位來自不同國家的科學家,基于量子糾纏理論,提出了借助精典與量子相結合的方式實現量子隱型傳送的方案,將要某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方,把另一個粒子制備到該量子態上,而原先的粒子仍留在原處,這就是量子通訊最初的基本方案。
1997年在德國留學的中國青年學者潘建偉與法國學者丹巴斯特等人合作,首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是抒發量子信息的“狀態”,作為信息載體的光子本身并不被傳輸。2009年9月,潘建偉的科研團隊在3節點支鏈光量子電話網的基礎上,建成了世界上首個全通型量子通訊網路,首次實現了實時語音量子保密通訊。這一成果在同類產品中高踞國際先進水平,標志著中國在城域量子網路關鍵技術方面早已達到了產業化要求。
中國科學技術學院院長潘建偉、彭承志、陳宇翱等人,與中科院武漢技術化學研究所王建宇、光電技術研究所黃永梅等組成聯合團隊,于2011年10月在甘肅湖首次成功實現了百公里量級的自由空間量子隱型傳態和糾纏分發。在高耗損的地面成功傳輸100公里,意味著在低耗損的太空傳輸距離將可以達到1000公里以上,基本上解決了量子通信衛星的遠距離信息傳輸問題。以量子通信衛星核心技術的突破,也表明未來建立全球量子通訊網路具備技術可行性。
這個自被提出之時就讓人倍感“匪夷所思”的理論和現象,在現代不但得到了驗證,并且會在不遠的將來惠及人類。
1935年,量子熱學理論的“老對手”愛因斯坦最先強調“量子糾纏”的“荒謬之處”,在他和波多爾斯基、羅森共同發表的論文里,針對量子熱學理論進行了批判,覺得量子熱學并不完備。
按照量子熱學的“不確定性原理”,處于糾纏態的兩個粒子,在被“觀測”之前,其狀態是“不確定”的,假如對其中的一個粒子進行觀測,在確定了這個粒子狀態的同時(例如為上旋),另外的一個粒子的狀態頓時也會被確定(下旋)。
這些鬼魅通常的“傳遞”作用不但有違常理,也“違背”了愛因斯坦的相對論,但這偏偏又是無可爭辯的事實,愛因斯坦據此覺得量子熱學一直存在缺陷,是不完備的。
“上帝不擲色子”,這是愛因斯坦的格言,也是他仍然指責量子熱學之根基——“不確定性原理”的緣由所在量子糾纏通訊,愛因斯坦討厭這些“不確定性”。他覺得肯定還有更好的解釋,甚至是更完美、更完備的理論來解釋這一切。
根據愛因斯坦的理論,撇開“不確定性原理”的量子糾纏現象該如此解釋:就像兩個黑袋子上面各放一只手套一樣,在不打開其中的一個袋子前,不確定上面是哪一只,一旦打開一個袋子,在聽到這只手套的同時,可立刻確定另外一個袋子里的手套是哪只。雖然這兩個袋子在銀河系的兩端。
波爾是量子熱學的重要奠基人之一,他提出了關于“量子糾纏”的解釋:這個現象并不違反相對論,在量子熱學的層面上,在檢測粒子前,你不能定義它們,實際上它們仍是一個整體。不過在檢測它們以后,它們都會脫離量子糾纏的狀態。
愛因斯坦的主張得到了化學學家薛定諤的支持,愛因斯坦和薛定諤三人,在量子熱學構建的早期作出了不可磨滅的貢獻,但最終二人站在了量子熱學的對立面,甚至連量子理論的最初成立者普朗克,由于那詭異聽聞的“解釋”而邁向了量子熱學的對立面。
盡管愛因斯坦的解釋更易被大眾接受,也更易理解,但很遺憾,他是錯的。實驗證明量子糾纏通訊,處于糾纏態的兩個粒子在被檢測前,其狀態確實是不確定性的,這些不確定性與“黑箱手套”的解釋有著根本的區別。
按照“不確定性原理”,在觀測處于糾纏態的一個粒子之前,你根本難以預測這粒子是哪些狀態,是粒子,是波,即是粒子又是波?亦或哪些都不是。只有在觀測的一剎那,它“變成”了你可以檢測的粒子。這個解釋其實讓人無法信服,根據這個解釋,當你不去看月亮時,月亮也會“發散”開來,弄成一團非粒子亦非波的東西。甚至當你閉眼時,整個世界就會不存在?
我國明朝的思想家王陽明有句諺語:“你未看此花時,此花與汝同寂,你來看此花時,此花顏色一時明白上去。”這句話常年被當作唯物主義言論而被批判,如今看來,這簡直就是量子熱學解釋的翻版。