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瞬间移动,仅仅是科幻吗?|科学家说起

更新时间:2023-11-17 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

说起顿时联通,欧美科幻爱好者脑海里,会浮现出《星际迷航》中的光波传送系统,而和我一样看《七龙珠》长大的男子伴们,一定会想起孙悟空那种,把手指往身上一放,顿时联通到遥远宇宙角落的精典画面。F0b物理好资源网(原物理ok网)

第一次看七龙珠或则星际迷航的时侯,相信好多年龄尚幼的男子伴都以前有过这个念头:我要是也能如此顿时联通,那该有多好!F0b物理好资源网(原物理ok网)

这么问题来了。F0b物理好资源网(原物理ok网)

顿时联通量子隐态传输,仅仅是悬疑吗?F0b物理好资源网(原物理ok网)

某种程度上,顿时转移是有科学根据的。前提是量子隐态传输,顿时转移的速率不能超过光速。F0b物理好资源网(原物理ok网)

科学上早已实现的顿时联通技术,我们称为量子隐型传态。F0b物理好资源网(原物理ok网)

量子隐型传态指的是借助“量子纠缠”技术,利用卫星网路、光纤网路等精典信道,传输量子态携带的量子信息。F0b物理好资源网(原物理ok网)

先解释一下,哪些是量子纠缠。F0b物理好资源网(原物理ok网)

1935年,爱因斯坦、罗森和鲍里斯·波多尔斯基合作撰写了一篇论文。由于这篇论文,三位作者被称作为EPR。在这篇知名的论文中,EPR提出,量子热学容许相距遥远的物体之间存在某种独特的关联,即纠缠。F0b物理好资源网(原物理ok网)

例如,在实验室中制造出一对电子,它们的弱冠动量为零。哪些意思呢?就是说,一个电子的载流子和另外一个电子的载流子方向平行,但完全相反。F0b物理好资源网(原物理ok网)

这么,无论我把这对电子置于多远的距离,它们的总载流子,总是等于零。F0b物理好资源网(原物理ok网)

也就是说,假如你观测其中一个电子,发觉它的是载流子向下的,这么,另外一边的电子,一定是载流子向上的。F0b物理好资源网(原物理ok网)

但是,其中任意电子的状态是随机分布的,每次观察时,有时侯载流子向下,有时侯载流子向上,但无论你观察时它处于哪些状态,另外一个电子的载流子总是和它相反。F0b物理好资源网(原物理ok网)

我们把这对具有不受距离限制关联的电子的状态,称为量子纠缠。F0b物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦把这个不可思议的纠缠,称作幽灵般的超距作用。F0b物理好资源网(原物理ok网)

尽管理论上觉得不可思议,但量子纠缠的真实性,是切着力实被实验验证了的。它可以存在于电子之间,也可以存在于光子或其他粒子之间。F0b物理好资源网(原物理ok网)

2017年6月16日,量子科学实验卫星墨子号首先成功实现,两个处于纠缠态的光子被分别发送到相距超过1200公里的距离后,仍可继续保持其量子纠缠的状态。F0b物理好资源网(原物理ok网)

那量子纠缠是怎样样和量子遁地联系上去的呢?F0b物理好资源网(原物理ok网)

由于量子纠缠是非定域的,两个纠缠态的粒子无论相距多远,检测其中一个的状态必然能同时获得到另一个粒子的状态,所以科学家自然而然地都会想到,是不是能借助量子之间这些跨越空间的纠缠态,拿来进行信息传输,甚至拿来传输实体呢?F0b物理好资源网(原物理ok网)

之后,科学家开始旨在于对量子传输,也就是量子隐型传态的研究和验证。F0b物理好资源网(原物理ok网)

1997年,加拿大蔡林格科学小组成功地把一个光子的任意偏振光态,完整地传输到另一个光子上,这是科学家首次完成了量子隐型传态的原理性实验验证。F0b物理好资源网(原物理ok网)

值得一提的是,我国在量子领域的研究处于世界先进水平,2017年,潘建伟团队借助墨子号卫星首次实现了从地面到卫星的量子隐型传态。F0b物理好资源网(原物理ok网)

说的这儿,肯定会有男子伴说,哇好厉害,那是不是说,未来的某三天,我们也可以像孙悟空,嗖地一下,就顿时联通了呢?F0b物理好资源网(原物理ok网)

目前来说,几乎不可能。F0b物理好资源网(原物理ok网)

这项技术之所以称作量子隐型传态,是由于这项技术传送的,并不是实体,而是信息,并且是量子之间的信息。F0b物理好资源网(原物理ok网)

如何解释呢?F0b物理好资源网(原物理ok网)

比方说,我们把两个处于纠缠态的量子分别置于距离较远的两个地方,之后通过量子传输的方法,让量子C和量子A作用,把量子C的状态从量子A的位置传输给量子B,致使遥远的量子B,呈现出量子C的状态。F0b物理好资源网(原物理ok网)

有人说,那实体不也是由量子构成的吗?例如人体,只要把构成人体的所有量子的状态信息,传输给另外一个地方,不就可以实现顿时联通了吗?F0b物理好资源网(原物理ok网)

从理论上来说,这些可能性确实存在,但实际操作则难度极大。F0b物理好资源网(原物理ok网)

首先,如前所述,量子隐态传输传送的是信息,而构成人体的量子,从数目上来说是非常巨大的,其承载的信息之丰富,更是无法想像,要传输这么庞大的信息量,几乎不可能实现。F0b物理好资源网(原物理ok网)

其次,只有早已处于纠缠态的两个量子,能够进行隐型传态,假如你想实现顿时联通,就须要在目标区域,预先设置好和你本人的量子处于纠缠态的量子,之后进行信息传输,而不是理想中的,想到哪里就到哪里。F0b物理好资源网(原物理ok网)

最后一点,顿时联通,虽然并不是真的顿时。F0b物理好资源网(原物理ok网)

在刘慈欣精典专著《三体》里,有这样一个情节,三体星的科学家,把两颗处于纠缠态的质子分别放置于三体星和月球,而这两颗质子可以顿时进行通讯。F0b物理好资源网(原物理ok网)

从科学上说,这个设定违反了爱因斯坦的光速不变原理。F0b物理好资源网(原物理ok网)

如何理解呢?F0b物理好资源网(原物理ok网)

其实两个纠缠的粒子还能在无论多远的距离同时表现出“纠缠中”的状态,但仅靠量子纠缠是难以完成信息传输的。F0b物理好资源网(原物理ok网)

为了传递信息,仍然须要利用精典通讯的信道,而精典信道难以赶超光速,进而促使量子纠缠传递信息不能赶超光速。F0b物理好资源网(原物理ok网)

通过这张图,我们可以比较直观地了解纠缠的粒子是怎样利用精典信道传递信息的。F0b物理好资源网(原物理ok网)

量子隐型传态示意图F0b物理好资源网(原物理ok网)

所以,处于纠缠状态的一对粒子可以构建一个量子信道,但倘若这对纠缠的粒子之间要彼此传递信息,则须要高于光速的精典信道辅助传递信息,就能还原出真实的量子态,也就是说,量子隐态传输的速率,最快也就是光速,而不是顿时完成。F0b物理好资源网(原物理ok网)

不得不说,量子热学这门科学,近年被个别人过度地神秘化甚至言情化,如同量子热学早已无所不能,虽然并不是这样的,尽管量子化学相比精典化学具有很大的颠覆性,但同样是有其所遵守的严格数学规律。F0b物理好资源网(原物理ok网)

所谓的玄学、神秘学,只会让世界越来越模糊,而科学,则会让世界显得越来越清晰。F0b物理好资源网(原物理ok网)

注:本视频/文非常谢谢量子化学专家张文卓老师的专业指导。F0b物理好资源网(原物理ok网)

文章由科普中国-星空培植计划出品F0b物理好资源网(原物理ok网)

(科普中国)F0b物理好资源网(原物理ok网)

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