量子熱學的發展確實伴隨著好多矛盾和爭議,尤其是在量子通訊發展以后,一些“見多識廣”的人洞悉了量子通訊的“偽技術”本質,并多次質疑量子通訊科普文章是偽科學平臺!這種問題科學嗎?
量子通訊的原理是哪些?
量子通訊的原理是哪些?不就是量子糾纏嗎?傳說中的量子通信,就是將糾纏中的兩個量子分開。B粒子也會急劇變化。這些通信速率超過了光速,無論距離多遠,都是即時通信!
聽上去完美的量子通訊應當是這樣的,但實際上我們難以觀察到量子疊加態不觸發坍縮,所以理論上這些完美的通訊方法是不可能的,這不是人類技術不行,而是由量子世界的客觀坍縮理論決定!
客觀坍縮理論
薛定諤多項式的線性性質讓粒子自然地處于幾個不同量子態的疊加態,其實也容許宏觀物體處于幾個不同量子態的疊加態,但在自然界中未曾觀察到過這些現象!由于宏觀物體總會搶占一個確定的位置,所以當微觀物質的規格減小時,它的位置和動量就會同時確定!
然而在微觀狀態下,量子疊加中的這個狀態是容許存在的美國量子通訊,并且按照奧斯陸解釋的波函數坍縮假說,觀察作用后,疊加態會坍縮成可觀察量的幾個本征態之中學的一個本征態,以及坍縮到任何本征態的機率都服從玻恩定理!
很抱歉,依照奧斯陸解釋,這些直接借助糾纏態的量子通訊是不存在的。
EPR悖論
最早的量子通訊起源于愛因斯坦對玻爾不完備量子理論的EPR悖論的抨擊。以后,他又與波多爾斯基和羅森一起渡過了數年時間,完成了一篇論文《量子熱學對化學實在的描述可能是完備的嗎?》,并發表在《物理評論》上。
這個思想實驗挺好理解:一個不穩定的大粒子衰弄成兩個小粒子,假定這兩個粒子有可能的量子載流子,粒子A是右手的,為了保持守恒,這么另一個小粒子B它必須是右撇子!這么這兩個粒子相隔很遠的距離,例如幾萬光年,并且在我們觀察之前,我們并不曉得那個是左旋那個是右旋!
然而當我們觀察粒子A時,它的波函數頓時坍縮,隨機選擇一個狀態,例如右旋,這么粒子B必然弄成左旋美國量子通訊,那它們如何保持不變呢??因為沒有超光速通信,可以覺得粒子A和B的左右載流子在分離的頓時就早已確定了!
相學實驗
然而量子理論并沒有這樣解釋,而是覺得無論相隔多遠,在觀察之前它們始終處于量子疊加狀態,所以不存在超光速通訊,疊加狀態在觀察過程中倒塌,一個隨機選擇左撇子和一個右撇子來保持守恒!
這是ERP悖論,以她們名子的首字母命名!
EPR悖論提出后,愛因斯坦盡管受限于儀器設備處于劣勢,但他并沒有認命。真正的實驗是由在1980年代在美國奧賽理論與應用光學研究所進行的。實驗證明阿姆斯特丹解釋更正確!由于此時愛因斯坦只輸了5個標準差!
后來EPR悖論實驗的設備越來越先進。1998年在英國因斯布魯克學院()的實驗中,愛因斯坦輸得有點慘:30個標準差!
現今的量子通訊是哪些?
確切的說,如今的量子通訊不是量子糾纏通訊,而是量子加密通訊。想要了解量子加密通訊,就必須了解BB84合同!
這個合同就是和在1984年發表的論文中提及的量子密碼分發合同,后來二人名子的首字母+年份成為精典合同任意兩組共軛態可以使用這個合同。它借助光子的偏振光態來傳輸信息。詳盡的描述不容易讀懂。請看右圖:
BB84合同
在這個過程中,假如有人監聽,監聽者必須檢測光子的偏振光態,這會造成密鑰的誤分辨率降低.雙方可以約定誤分辨率超過多少,就遺棄這組密鑰!
這些量子通訊方法有一個缺點。它必須使用量子秘鑰發送通道和傳統的數據傳輸通道。以誤分辨率收發密鑰,但數據仍會通過互聯網完成!
其實不僅交流不僅速率之外的最終指標是難以分辨的。傳統密鑰總是存在各類缺陷,不能100%保密,但量子密鑰不同,密鑰是可以被盜窺的。為此,這些秘鑰分發的安全性出乎想像!
為何有人一再質疑量子通訊?
網上不僅譴責各類涉及量子通訊周邊項目作假的,其他的主要是關注怎么制造才能獲得單光子的光源。上發表了一篇名為《On-withHighandNear-UnityfromaDotina》的論文,s上的截圖如下:
這些論文,種菜的人其實看不懂,然而后來德國數學學會的網站《物理》(數學學)以“全能單光子源”為題發表介紹性文章?!蹲匀弧罚ǎ┮苍谄溲芯苛咙c欄目中對“實用單光子源”進行了深入報導。日本數學研究所()的《物理世界》和日本光學學會的《光學與光子學新聞》(&)也做了短篇報導。5年內,對這一突破性進展的同行評議時間急迫,各大科學團體也將很快跟進。其實,《物理評論快報》的測評也不是吃肉的。這些經過了將近5年考驗的論文,可不是賣流量作品的屌絲能輕易推翻的。
雖然還是有好多站不住腳的意見,而且她們很有耐心,各類拼湊的話,看上去很有勸說力,并且花農們真的不想一一駁斥,最后發個詩詞云:“兩岸猿啼不住,輕舟已過萬重山?!本驮谀銈冊谶@兒鬧騰的時侯,她們已然發表了多篇SCI論文了。