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量子糾纏 通訊 兩枚硬幣:一枚顯示正面,顯示的肯定是“反面”

更新時間:2023-11-19 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

在星體格利澤667Cc上的日落(藝術渲染圖)。(?ESO/L.)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

早前,在中提及的突破攝星是一個野心勃勃的計劃。她們準備將人類制造的飛船首次送往另一個星體系統。即使一個巨大的激光陣可以發射一個質量很小,只有微芯片的大小的飛船以~20%的光速抵達另一個星體,而且如此一個低功率的設備要怎么穿越遼闊的星際空間與我們通信還毫無頭緒。這么問題來了,有沒有可能通過量子糾纏來實現星際間的通信?Lnb物理好資源網(原物理ok網)

這是一個很值得考量的問題。我們先來做一個簡單的實驗了解一下哪些是糾纏。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

兩枚硬幣:一枚顯示正面,一枚顯示背面。(?Mint)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

想像一下你有兩枚硬幣,每枚都有正面和背面。如今,你有一枚,我有一枚,我們之間相隔特別的遙遠。我們一起把硬幣扔向空中,之后把它們拍在椅子上。在我們看結果之前,我們預期我們兩就會有50/50的機率看見“正面”,以及50/50的機率看見“反面”。在一個正常、非糾纏的宇宙,你看見的結果和我聽到的結果是完全互相獨立的:假如你得到了“正面”,我得到“正面”或“反面”的機率都是50/50。并且在個別情況下,這種結果可以是糾纏的,意思是說假如我們同樣做這個實驗,當你得到“正面”的結果的時侯,在我告訴你我的結果之前你就可以100%的確定我的硬幣顯示的肯定是“反面”。雖然我們之間相隔光年之遠,你也可以立刻我的結果。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

這個系統擁有兩個物體量子糾纏 通訊,它們分別為圓形和方形。這兩個物體可以有四種組合態(圓,圓),(圓、方),(方,圓),(方,方)。這個圖顯示了精典情況下兩個物體互相獨立,曉得了其中一個物體的態對另一個態的信息完全沒幫助。假如第一個物體是方的,我們對第二個物體的形狀還是不確定。(?Olena)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

在量子化學中,糾纏一般發生在粒子之間,像電子和光子。舉個事例,每位光子可以擁有載流子+1或-1。假如你檢測了其中一個光子的載流子,你就可以立刻得到另一個的載流子,雖然它們相隔半個宇宙寬度這么遠。在檢測其中一個光子的載流子之前,它們都逗留在不確定性態,一旦對其中一個粒子的載流子進行了檢測,就會同時曉得兩個的。相關的實驗早已在月球上實現了,化學學家將兩個糾纏的光子相隔數英里,她們發覺假如檢測得到其中一個載流子為+1,這么我們立刻都會曉得另一個為-1。實驗結果顯示這比光速通信快起碼1萬倍。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

這是糾纏系統的情況,曉得了一個態能夠立刻獲取另一個的信息。曉得第一個物體是圓,我們就曉得第二個也是圓的。曉得了一個物體的形狀就可以確定的曉得另一個。(?Olena)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

如今我們就回到最初的問題上,是否還能借助量子糾纏的技術實現跟遙遠星體之間的通信?當我們說通信的時侯,一般是指我們想曉得目的地的一些情況。舉個事例,你可以讓一個糾纏粒子保持不確定性狀態,之后把它放置在飛船內送往毗鄰的星體。它的任務是找尋該星體系統內宜居區域內是否存在著巖石行星的征兆。假如發覺巖石星體,就逼迫粒子為+1態,倘若沒找到,就逼迫粒子處于-1態。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

從一個預先存在的系統中制造兩個糾纏的光子,并把它們分開很遠的一段距離,曉得其中一個光子的狀態才能立刻曉得另一個的。(?)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

所以,當你對月球上的粒子進行檢測時要么得到-1態表明飛船找到一個巖石行星,倘若是+1態就表示沒有找到。一旦你曉得遠處的粒子早已被檢測了,你就可以進行檢測并立刻曉得遠處粒子的態量子糾纏 通訊,雖然是許多光年外。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

通過雙縫的電子波形,一旦檢測到電子通過了那個狹縫,就破壞了量子干涉形狀。(?Dr.and)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

這看上去是個絕妙地看法,然而這兒有一個問題:只有當你問一個粒子處于哪些態時糾纏能夠運作。假如你促使一個糾纏粒子處于一個特定的態,你就打破了糾纏,這么你在月球上的檢測就完全與在遙遠星體上的檢測無關。假如你只是簡單地檢測遙遠粒子的載流子為+1或-1,這么你在月球上的檢測都會是-1或+1,你就獲得了在光年外粒子的信息。并且通過逼迫遠處的粒子為+1或-1,這就意味著不管是哪些結果,你在月球上得到+1或-1的機率都是50/50。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

量子抹去器的實驗裝置,兩個糾纏粒子被分開并檢測。(?)Lnb物理好資源網(原物理ok網)

這是量子熱學最令人困擾的地方。當你曉得一個系統的全態并對其中一個部份進行檢測的時侯,糾纏可以拿來獲取一個另一個部份的信息,但不是從一個糾纏系統的一部份制造和發射信息到另一個部份。其實這個看法十分耐人尋味,并且超光速通信還不能否糾纏實現。Lnb物理好資源網(原物理ok網)

量子糾纏的性質在好多方面都有著無限的前景,例如量子計算機。并且超光速通信?要理解為何這不可能須要我們理解量子熱學的一個主要性質:促使一個糾纏系統的一部分成為一個特定態或另一個態不容許你獲得其它部份的信息。正如玻爾所說:Lnb物理好資源網(原物理ok網)

“如果誰不為量子理論而倍感疑惑,那他就是沒有理解量子理論。”Lnb物理好資源網(原物理ok網)

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