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太阳帆探访遥远的行星或恒星系统的超距作用

更新时间:2023-11-19 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

尽管量子纠缠这些“幽灵般的超距作用”的确存在,但我们却未能借助它来实现星际超光速通讯。Idg物理好资源网(原物理ok网)

太阳帆探寻遥远的行星或星体系统的概念图Idg物理好资源网(原物理ok网)

几个月前,亿万富豪Yuri和天体化学学家共同宣布了计划,这个极富雄心的计划要把第一艘人造宇宙飞船发射到银河系的另一个星体系统。其实用一个巨大的激光阵列将一个质量很小、仅有微型芯片大小的宇宙飞船以20%光速发射到另一个星球是可行的,并且我们还不清楚像这样一个动力不足的小设备怎么能跨越巨大的星际空间与月球通讯。有人提出了这样的构想:其实可以用量子纠缠来通讯?Idg物理好资源网(原物理ok网)

这其实值得考虑。让我们瞧瞧这个看法。Idg物理好资源网(原物理ok网)

想像你有两枚硬币,每一枚都可翻转为正面或反面。你拿着一枚我拿着一枚,我们彼此距离十分远。我们在空中投掷它们量子纠缠 通讯,接住,拍在椅子上。当我们拿开手查看结果时,我们预期各自听到“正面”的机会是50/50,我们各自得到“背面”的机会也是50/50。在普通的非纠缠宇宙中,你的结果和我的结果完全互相独立:假如你得到了一个“正面”结果,我的硬币显示为“正面”或“背面”仍然是50/50.并且在一些情况下,这种结果会互相纠缠,也就是说,假如我们做这个实验,而你得到了“正面”结果,你会100%肯定我的硬币会显示为“背面”,在我告诉你之前。你会顿时就晓得,虽然我们相隔数光年并且连一秒钟都还没有过去。Idg物理好资源网(原物理ok网)

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在量子化学中,我们一般纠缠的不是硬币而是独立的粒子,比如电子或光子,其中,比如,每位光子载流子+1或-1。假如你检测它们中一个的载流子,你顿时就晓得另外一个的载流子,虽然它越过了半个宇宙。在你检测任一个粒子的载流子前,它们都以不确定状态存在;并且一旦你检测了其中一个,三者就都立即知晓了。我们早已在月球上做了一个实验,实验中我们将两个纠缠光子分开好多千米,在数毫秒的间隔公测量它们的载流子。我们发觉,假如检测发觉它们其中一个载流子是+1,我们知晓另一个是-1的速率起码比以光速进行通讯快10000倍。Idg物理好资源网(原物理ok网)

创造两个纠缠的光子,并将它们分开很远,我们可以通过检测其中一个的状态来获知关于另一个的信息。图片来源:Idg物理好资源网(原物理ok网)

如今回到的问题:我们可以借助该特点——量子纠缠实现从遥远星体系统到我们的通讯吗?回答是肯定的,假如你觉得从遥远的地方进行检测也算是一种“通信”的话。并且,当你提及通讯时,一般是想要晓得你的目标的情况。诸如,你可以让一个纠缠粒子保持着不确定状态,搭载到抵达近来星体的宇宙飞船上,之后命令飞船在哪个星体的宜居带找寻岩石行星的踪迹。假如找到了,就进行一次检测使所携带的粒子处于+1态,假如没有找到,就进行一次检测使所携带的粒子处于-1态。Idg物理好资源网(原物理ok网)

为此,你猜想,当飞船进行检测时,留在月球上的粒子会呈现为-1态,因而告知知你宇宙飞船在宜居带发觉了一颗岩石行星,或则是-1态,告诉你宇宙飞船还没有发觉行星。假如你晓得飞船早已进行了检测,你应当可以自己检测留在月球上的粒子,并立刻晓得另一个粒子的状态,虽然它远在许多光年外。Idg物理好资源网(原物理ok网)

这是一个聪明的计划,并且有一个问题:只有你寻问一个粒子“你处于哪些状态?”纠缠才起作用。假如你促使一个纠缠态粒子成为一种特殊的状态,你就破坏了纠缠,你在月球上做的检测与在遥远星体旁做的检测就完全独立了。若果只是检测出远处的粒子的状态是+1或-1,这么你在月球上的检测结果就肯定是-1或+1(分别),因而告诉你远在数光年外的粒子的信息。并且促使远处的粒子为为+1或-1,那就意味着,不管结果怎样,你在月球上的粒子有50/50的机会是+1或-1,和若干光年外的粒子再没有关系。Idg物理好资源网(原物理ok网)

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这是量子化学最令人困扰的一点:当你晓得晓得系统完整状态并对系统的其余部份进行检测时,可以通过纠缠获取系统某一个部份的信息,并且不能从纠缠系统的某个部份创建并发送信息到另一部份。虽然这个看法很聪明,但超光速通讯仍然是不可能实现的。Idg物理好资源网(原物理ok网)

量子纠缠是一种美妙的性质,我们可以将其用于许多方面,比如终极秘钥安全系统。并且超光速通讯?要理解为何这是不可能,要求我们理解量子化学的关键特点:促使纠缠系统的一部分成为一种状态或另一种状态,不能让你通过检测系统的其它部份得到信息。正如尼尔斯·波尔以前说过的那句格言:Idg物理好资源网(原物理ok网)

假如量子热学没有惊艳到你,你一定还没有理解它。Idg物理好资源网(原物理ok网)

宇宙仍然在和我们抛色子量子纠缠 通讯,这使爱因斯坦非常沮丧。并且虽然我们尽最大努力在游戏中作弊,也会被自然本身挫败。只要裁判仍然与量子化学定理保持一致!(来源:《科学日本人》中文版《环球科学》)Idg物理好资源网(原物理ok网)

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