神秘和現實的重大誤解,量子糾纏和量子通訊一點關系也沒有?

兩個粒子的量子糾纏

量子糾纏有多神秘?

了解量子糾纏其實很容易,比如兩個基本粒子量子糾纏后,一個粒子狀態改變,另外一個也會發生相應改變。例如一個粒子順時針轉一圈,另外一個粒子馬上逆時針轉一圈。

一個轉圈,另一個也轉圈

然而量子糾纏又極為神秘:

1.它有超光速的特性。一個粒子動一下,另外一個粒子馬上也動一下,從一個粒子動起來,到另一個粒子相應運動,時間和距離計算出來的速度比光速還快幾萬倍。連愛因斯坦都曾經表示不愿相信,但它又不違背相對論,因為這個過程不涉及物體直接運動一個距離。玻爾將量子糾纏稱為“鬼魅似的遠距作用”。量子糾纏可能是人類現階段已發現唯一比真空光快的現象,非常神秘。

量子糾纏超越光速

2.量子糾纏到底通過什么,實現兩個粒子相互作用目前未知。這個特點增加了量子糾纏神秘面紗。

什么原理約束兩個粒子仍未知

3.愛因斯坦認為量子糾纏不能用于通訊。因為對量子糾纏的任意一個粒子進行狀態測試,馬上會改變兩個粒子的狀態,這樣無法同時在兩個粒子測試得到一個確定狀態,就無法真正傳遞信息。

打個比方,就像我平安夜想送女生一個大蘋果,但我不知道這個蘋果是否已經從內部開始爛了。為了確定蘋果的好壞,我就必須切開它。但我切開它后,即使確定了它是好是壞,送給女生后,女生得到的是被切開的蘋果,而不是原來想送她的完整蘋果。

平安夜的蘋果

量子通信基于量子糾纏?

近年媒體把量子糾纏和量子通訊聯系起來,甚至有“量子通信基于量子糾纏”的表述:

百度百科對“量子通信”的解釋,直接認為:量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。

百度百科的量子通信解釋

多個新聞平臺和自媒體平臺,也以量子糾纏來解釋量子通信技術。

自媒體的量子糾纏解釋


自媒體的量子糾纏解釋

中科院重要科普刊物的嚴重錯誤:

《Newton科學世界》是中科院的一本重量級科普刊物,2019年2月號的第35頁給了一個配圖:

2019年2月號的第35頁

按照文章的圖文揭示,這個配圖是將實現量子通信的地上和天上兩種方法:

(1)方法1(地上):“在地面中繼處于量子糾纏態的光子”。

“如果量子信息通信的距離更遠的話,則需要進行中轉(量子中繼)。也就是說,在短距離內形成多個量子糾纏,之后將它們‘整合’在一起,形成一個連接發送方與接收方的長的量子糾纏(右圖下方)?!?/p>

地上

(2)方法2(天上):“采用了利用人造衛星從太空傳送光子的方式(圖片上方),成功地把處于量子糾纏態的光子傳送到了遙遠的地方。利用這種方法,不僅在中國國內成功實現了1200千米的量子信息通信,而且還與距離中國7400千米之遠的奧地利成功實現了量子信息通信?!?/p>

天上

錯誤有多嚴重?

可以說完全是臆想出來的圖。徹底誤解了量子通信的原理。實際上,量子通信和量子糾纏一點關系也沒有。

為什么量子糾纏和量子通信一點關系也沒有?

(1)量子糾纏涉及多個粒子,而量子通信只涉及單個粒子。目前量子通信工程實質上僅是在密鑰的分發時使用領子效應,而且是單光子自旋態(即偏振態)的量子效應。量子糾纏是多體問題,而量子通信僅涉及單體問題。

單光子光線探測器

(2)量子糾纏目前只是實驗室中嬌嫩的花朵,美麗的花朵不一定都結果,量子糾纏在工程應用中的前景還十分遙遠模糊。

(3)國內已建和在建的所有量子通信工程(包括京滬干線工程、量子通訊衛星墨子號)的技術基礎是美國科學家在1984年制定的BB84協議或該協議的改進版,該協議利用光子的偏振態作為信息載體來傳遞密鑰,與量子糾纏效應真的一點關系也沒有。

京滬干線工程也使用到量子通信技術

科學家表示“請不要在量子通信與量子糾纏的關系上沒完沒了的‘糾纏’下去了?!?/p>

墨子號

那量子糾纏和量子通信為什么會扯上關系?

指尖科技說編者查找了早期的科普自媒體文章資料,量子糾纏最早是用來對比和理解“光子的偏振態”,僅僅因為量子糾纏和光子的偏振態都屬于量子力學范疇。后來卻被一些新聞和自媒體,用量子糾纏解釋“量子隱形傳態”,最終變成“量子通信基于量子糾纏”。甚至像百度百科、中科院權威的科普讀物也使用了類似的描述。

網傳量子隱形傳態

指尖科技說小編翻看百度百科相關的文獻資料,其中權威文獻來源的也沒有類似“量子通信基于量子糾纏”的表述,中國知網也沒有任何學術論文發表過類似見解。

復雜量子糾纏

量子糾纏的神秘性也是人們會把量子糾纏和量子通信聯系在一起的原因。除了量子通信,還有人把量子糾纏用于解釋和推測很多奇怪的現象,例如父母針灸可以治愈孩子疾病,源于父母和孩子身上的有糾纏量子;有人使用量子糾纏解釋量子糾纏宇宙和特異功能;還有人使用量子糾纏解釋中醫陰陽關系;甚至有人用量子糾纏解釋靈魂和宗教的神。指尖科技說小編認為面對這些理論,我們需要多一分警惕。

糾纏宇宙


量子糾纏宇宙

量子糾纏和量子通信的悖論:

指尖科技說小編其實從接觸到“量子通信基于量子糾纏”的言論,就很疑惑。從邏輯上來看“量子通信基于量子糾纏”和愛因斯坦“量子糾纏不能用于通信”的觀點相悖。也就是說量子糾纏和自媒體誤解的量子通信本質上是相悖的。

量子糾纏和量子通信相悖

想要證明“量子通信基于量子糾纏”,首先要打破愛因斯坦“量子糾纏不能用于通信”的觀點。然而,所有自媒體文章,只字不提打破愛因斯坦的觀點,卻一直試圖用各種觀點(包括“量子隱形態傳態”)論證量子糾纏可以用于通信。

愛因斯坦認為量子糾纏不能用于通信

量子糾纏仍然很神秘,但在現實的量子通信其實并不神秘,甚至值得我們自豪?,F實中我國在量子通信領域確實做出了一些全球領先的成績。小編聽過兩句話“國家讓我們覺得自豪,是因為我們讓國家自豪”,“國家的智慧,來源于我們的智慧”。追求事實,不盲目相信神秘,是我們能給到國家最大的智慧和自豪吧。指尖科技說期待和你一起,破除那些被誤讀的神秘。

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