哪些是信息?
信息的一個比較被認(rèn)可的定義是1948年物理家香農(nóng)在論文中提出的:信息是拿來去除隨機(jī)不定性的東西。
例如,袋子里有一個硬幣量子糾纏 通訊,它可以是正面向上,也可以是背面向下,在打開前我們是不確定的。
之后我們打開袋子,我們耳朵聽到的袋子硬幣反射下來的光就是一個信息,由于它可以讓我們?nèi)コ趁娴牟淮_定性,讓我們得到一個確定的結(jié)果。
通信最重要的要素就是信息,所以假如這個過程中沒有涉及到信息的傳遞,這么就不能稱為通信。
而我們曉得,信息傳遞的介質(zhì),光,聲音,引力波等等都是以大于等于光速的速率傳播的,這就是為何說信息傳遞的速率要高于光速了。
哪些是量子糾纏?
如果說一個袋子里有兩個硬幣,而這兩個硬幣的狀態(tài)是隨機(jī)的,這么在打開袋子前,袋子上面就有如圖的四種可能。
一個電子類似于硬幣,也是有兩種狀態(tài),上旋和下旋。
一個袋子里有兩個電子,這兩個電子的狀態(tài)也是隨機(jī)的,這么在打開袋子觀察前,袋子里的電子也是有如圖的四種可能。
然而電子特殊的一點(diǎn)是,當(dāng)兩個電子靠的足夠接近的時侯,它們兩個就可能發(fā)生一種變化,它們會釋放出一個光子,同時兩個電子步入了一個糾纏狀態(tài)。此時兩個電子就不是有四種可能,而是弄成如圖的只有這兩種可能了,就是說兩個電子的狀態(tài)一定是相反的。
當(dāng)我們把兩個電子分開,放在兩個很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方,這兩個電子的這些關(guān)系仍然會存在,當(dāng)我們檢測其中的一個電子,發(fā)覺它例如是上旋的時侯,這么我們立即曉得,遙遠(yuǎn)另一個地方的那種電子一定是下旋的。
這兒要注意一點(diǎn),宏觀世界里,在觀察前袋子里的硬幣是早已有了一個客觀存在的狀態(tài)的(例如是正面),但是對于微觀的電子來講,在檢測前它是沒有一個客觀存在的狀態(tài)的,它是處于上旋和下旋的疊加狀態(tài)中,檢測的過程才賦于了它一個確定的狀態(tài)。
一旦進(jìn)行檢測以后,兩個電子的糾纏態(tài)才會被打破了,弄成了完全獨(dú)立的兩個電子了。
這就是量子糾纏,除了是電子,光子,中子等等其他的粒子也同樣可以有量子糾纏的現(xiàn)象。
量子糾纏并不能用作超光速信息傳遞,是由于,無論我們對A電子作何種操作,B電子附近的人都是難以曉得的,她們不曉得我們是否對A進(jìn)行了檢測,也難以曉得我們對A進(jìn)行的任何其他操作。無論我們對A做了哪些,B處的人對B檢測的時侯都是有一半機(jī)率是上旋,一半機(jī)率是下旋。這個過程中沒有任何信息可以通過兩個電子之間進(jìn)行傳遞。
那哪些是量子通信?
量子通信,更嚴(yán)格的講應(yīng)當(dāng)稱作量子加密通信,這樣尊稱的話就沒有這么多的歧義了。
在通信的時侯,我們?yōu)榱俗屝畔⒈C埽槐凰藭缘茫?jīng)常會對信息進(jìn)行加密。
有一個秘鑰,是只有A和B曉得的,借助這個秘鑰,A把信息進(jìn)行處理加密弄成一段密文,這樣即使其他人截取了密文也不能曉得A想傳遞的信息是哪些。而B收到信息然后,借助手上的秘鑰把密文揭秘,就又得到了明文,曉得A想傳遞的信息是哪些。
但是精典的加密通信,特別可能被破解,敵方可能通過破解或其他途徑得悉大家秘鑰,這樣就可以隨便監(jiān)聽大家想傳遞的信息。
而量子加密通信,理論上可以做到讓敵方永遠(yuǎn)沒法破解大家的通信。
量子加密通信有兩條傳輸通道,一條傳遞糾纏粒子對(一般是糾纏光子),一條借助電磁波傳輸精典的信息。
第一步,A和B首先對依次收到到糾纏光子對進(jìn)行處理,通過一組隨機(jī)生成的偏振光片。看是否能通過得到一組數(shù)據(jù)。
第二步,A和B相互把自己所用的偏振光片組通過精典信息途徑傳遞傳遞給對方,這樣偏振光片不相同的這些數(shù)據(jù)就被放棄,A和B就得到了一組完全相同的,只有她們自己曉得的秘鑰。
第三步,B將所得到秘鑰的一部分發(fā)給A,A測量假如和自己的秘鑰相符,這么就證明這個過程中沒有其他人在竊聽量子糾纏 通訊,兩側(cè)的數(shù)據(jù)是有效的。(這一步前面會解釋。)
第四步,A將想傳遞的信息通過秘鑰加密成密文,通過精典途徑傳遞給B,B用密文揭秘得到明文。
