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第82集量子态传输

更新时间:2023-10-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

当一个人步入一间房间,一按电钮,屋内空了。同时,这个人出现在了远在几百光年外的另一间房间,悬疑连续剧中常常出现的“超时空穿越”让人们大开眼界。这些幻想是否还能实现呢?vQH物理好资源网(原物理ok网)

假如你们看过《星际迷航》,相信您对影片中的人体顿时转移一定不陌生。影片里,“企业号”飞船上的成员们在一台科技装置中,身体突然一闪,便消失得无影无踪,然后他会出现在任何一处希望前往的地点,甚至是外星球。影片让长距离联通看上去好像轻而易举。其实这种能力是虚构下来的,但自从科研人员研究发觉“量子远距传输”技术后,似乎实现“瞬时联通”不再这么遥不可及。vQH物理好资源网(原物理ok网)

量子远距离传输并不仅仅是悬疑小说上面的故事,它是真实的,而且早已存在了。或则起码,量子的隐型传输已然成为了可能。vQH物理好资源网(原物理ok网)

“量子远距传输”简单来说,就是量子态从一个地方到另一个地方的传输。vQH物理好资源网(原物理ok网)

传输的量子态就像悬疑小说中描画的“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不须要任何载体的携带,又在另一个地方顿时神秘出现。vQH物理好资源网(原物理ok网)

2010年6月1日,在日本《自然光子学》期刊上发表的中国科技学院潘建伟团队最新研究成果,导致了国际学术界的广泛关注。在取得了一系列关键技术突破后,我国已成功实现16公里距离的量子态隐型传输,这比原世界纪录提升了20多倍。浅显的来说,就是一个量子态在一个地方消失,又在另一个地方出现,两个地方的距离早已达到16公里。vQH物理好资源网(原物理ok网)

这个实验,由中国科技学院与复旦学院组成的联合小组完成,实验中一个量子态在古北口消失后,没有经过任何载体,就顿时出现在了16公里以外。这是量子态远距离传输的一个重大飞越。vQH物理好资源网(原物理ok网)

这么,信息的顿时传递能不能发展到实物的顿时传递?甚至发展到生命体的顿时传递呢?vQH物理好资源网(原物理ok网)

量子传输技术最新进展_量子传输技术与实物传输_量子传输技术vQH物理好资源网(原物理ok网)

其实我们真的很想把这项技术称为顿时联通,但它还不能算,起码如今还不能算。我们可以把量子态理解为一种信息量,但它并不是实体。虽然,量子隐型传输与悬疑连续剧《星际迷航》及其他悬疑小说中描述的“瞬间联通”,还是有很大差别的。vQH物理好资源网(原物理ok网)

悬疑连续剧中的“瞬间联通”通常是分解一个物质对象,通过空间传输分子物质,之后再另一个遥远的地方立刻且完美地重组这个物质实体。而量子隐型传输,不分解和重组任何对象,不涉及任何物质的联通。vQH物理好资源网(原物理ok网)

另外,这项技术只运用于单一量子粒子层面,比如,光子、电子、原子等。量子隐型传输与真正的物质顿时联通其实差的还很远,不过,却有一种微妙的魔力。量子隐型传输就能立刻将一个粒子的量子态传输到任意一个未知的位置,却不传送粒子本身。作为未来量子通讯网路的核心要素,量子态隐型传输是一种全新的通讯方法,它传输的不再是精典信息,而是量子态携带的量子信息。vQH物理好资源网(原物理ok网)

听上去,这确实是一个无法令人理解的研究领域。想要弄清楚其中的奥秘,还得从量子说起。vQH物理好资源网(原物理ok网)

量子是不可分的最小能量单位,“光量子”就是光的最小单位。vQH物理好资源网(原物理ok网)

在奇异的量子世界里,量子存在一种奇妙的“纠缠”运动状态。化学学家爱因斯坦用“鬼魅般的超距作用”来形容“量子纠缠”。vQH物理好资源网(原物理ok网)

在量子化学的世界中,两个或两个以上处于纠缠态的粒子,无论相隔多远,都能“感知”和影响对方的状态。vQH物理好资源网(原物理ok网)

中科大量子信息实验室彭承志院士,把一对纠缠状态下的光子称作有着“心电感应”的两个粒子。再用个更贴切的比喻,纠缠光子就似乎一对“心有灵犀”的色子,甲乙二人身处两地,分别各拿其中一个色子,甲随便掷一下色子是5点,与此同时,乙手中的色子会手动翻转到5点。当甲刚刚掷出了5点,乙即使不用摊开双手,也可以晓得自己手边这个“心电感应”的色子也成了5点。这一切始于量子的“纠缠”运动状态。彭承志院长介绍说:“在精典状态下,一个个独立的光子各自携带信息,通过发送和接收装置进行信息传递。并且在量子状态下,两个纠缠的光子互为一组,互相关联,而且可以在一个地方神秘消失,不须要任何载体的携带,又在另一个地方顿时神秘出现。量子态隐型传输借助的就是量子的这些特点,我们首先把一对携带着信息的纠缠光子进行分拆,把其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只须要晓得其中一个光子的即时状态,才能确切猜想另外一个光子的状态,因而实现类似‘超时空穿越’的通讯方法。”vQH物理好资源网(原物理ok网)

在量子纠缠理论中,两个互相纠缠的量子对,虽然一个在月球一个在地球,只要你观测到了其中一个量子的状态,另一个量子也会顿时形成相同的改变。借助这些“鬼魅般的超距作用”,量子通讯就可以把另一个粒子的未知量子态,传送到遥远的地点量子传输技术,而不用传送这个粒子本身。vQH物理好资源网(原物理ok网)

这听上去如同一场魔术演出。很其实,上面的举例中,甲和乙之间传送的只是类似“转成5点”之类的信息,而不是实物。一位出席这项研究的科学家说道:“我们对世界的了解依然不够透彻。好多人都觉得,这个实验的成功代表着超时空穿越可能实现。并且,现今还不晓得应当怎样通过隐型传输的形式传送实物,更不用说生命体了。不过,这项实验意义重大,科技发展的速率有多快谁能晓得呢?就似乎准备盘时的人们永远想不到,在不久的将来,人类发明出了每秒运行几千亿次的电子计算机。”vQH物理好资源网(原物理ok网)

我国科学家创造的这段16公里的量子态旅程,刷新了当时新的世界纪录。这一切始于研究者对量子通讯信道从光纤信道到自由空间信道的改变。下边,我们来听听这段量子态旅程的研究过程。vQH物理好资源网(原物理ok网)

早在2004年,中科大潘建伟、彭承志等研究人员,就开始探求在自由空间实现更远距离的量子通讯。在自由空间里,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层步入内层空间,其耗损更是接近于零,这促使自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更有优势。vQH物理好资源网(原物理ok网)

2005年量子传输技术,研究小组在南京创造了13公里的自由空间单向量子纠缠分发的世界纪录,同时验证了在内层空间与月球之间分发纠缠光子的可行性。之后,从2007年开始,中科大—清华学院联合研究小组在上海古北口与湖南永清之间架设了历时16公里的自由空间量子信道,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐型传输,否认了量子态隐型传输穿越大气层的可行性。vQH物理好资源网(原物理ok网)

事实上,不仅远距离传输实验之外,在2012年的8月份,潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐型传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通信卫星”提供了技术支持。潘建伟院士介绍说:“在高耗损的地面成功传输100公里,意味着在低耗损的太空传输距离将能达到1000公里以上,基本上解决了量子通信卫星的远距离信息传输问题。”vQH物理好资源网(原物理ok网)

到了2015年,潘建伟院士与朋友组成研究小组,在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐型传态。这是自1997年国际上首次实现单一自由度量子隐型传态以来,量子信息实验研究领域取得的又一重大突破,这为发展可扩充的量子估算和量子网路技术做好了充分打算。vQH物理好资源网(原物理ok网)

2016年,潘建伟团队自主研发的,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,在兰州卫星发射中心成功发射,这也标志着世界首次实现了卫星和地面之间的量子通讯,意味着我国量子保密通讯技术取得了重大进展。vQH物理好资源网(原物理ok网)

那么多年来,我国在科学技术上的快速发展是世界有目共睹的。明天,我们在量子传输研究领域获得的世界领先技术成果,离不开诸多默默耕耘的科研工作者,我们应当向她们致敬,为祖国自豪。vQH物理好资源网(原物理ok网)

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