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量子通訊能實(shí)現(xiàn)全宇宙實(shí)時(shí)通訊嗎?

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先給答案:不能!

其他問(wèn)題可以晚一點(diǎn)再回答,這個(gè)問(wèn)題片刻都不能再等了。看到很多人不太懂量子通信,但是又在這里一本正經(jīng)的給大眾科普,這樣誤導(dǎo)了廣大了吃西瓜群眾真的好?

一個(gè)廣為流傳的錯(cuò)誤理解

很多人對(duì)量子通信的理解來(lái)源于神秘的量子糾纏,量子糾纏可以可以讓兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子超越時(shí)空超越光速的感應(yīng)在一起,于是很多人就理所當(dāng)然的認(rèn)為基于量子糾纏的量子通信是可以超光速超空間的。

錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò),大錯(cuò)特錯(cuò)!!!

什么是量子糾纏?

通俗的解釋就是處于糾纏狀態(tài)下的兩個(gè)粒子(自然狀態(tài)下就有這樣的粒子,也可以人工去制造)無(wú)論相隔多遠(yuǎn),都能鬼魅般的感應(yīng)到另外一個(gè)粒子的存在。就是說(shuō)處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子之間的狀態(tài)是有一定關(guān)系的,只要知道其中一個(gè)的狀態(tài),另一個(gè)就能推算出來(lái)。但是,這種糾纏態(tài)一旦有一個(gè)粒子被測(cè)量了通訊,一個(gè)粒子因?yàn)闇y(cè)量狀態(tài)確定之后,這種糾纏態(tài)就解除了,然后這兩個(gè)粒子之間就不能再心電感應(yīng)了。

為什么基于量子糾纏的量子通信無(wú)法超光速?

下面是重點(diǎn)了:處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子雖然能實(shí)時(shí)感應(yīng)到對(duì)方,但是他們也就只能感應(yīng)到對(duì)方而已,并不能傳遞信息。大家先想想什么叫傳遞信息?我在這邊發(fā)一個(gè)1010,你在那邊如果也能收到1010,那這個(gè)信息是傳遞過(guò)去了,但是量子糾纏有什么問(wèn)題?微觀粒子的狀態(tài)是不確定的,你在觀測(cè)之前你壓根不知道這個(gè)粒子是什么狀態(tài),我僅僅只能知道我如果觀測(cè)到這個(gè)粒子是自旋向左(打個(gè)比方,比如自旋為左代表1,右代表0),那么我就可能可以推測(cè)出另一個(gè)是右,但知道又有什么用呢?

通信是要傳遞信息,我需要你把確定的左右左右的順序傳過(guò)來(lái),而不是你發(fā)現(xiàn)它是左還是右。如果量子糾纏是這樣的:我這個(gè)粒子能感應(yīng)到你的狀態(tài),并且你的狀態(tài)改變了之后我的也能跟著改變,這樣才算傳遞了信息。可是量子糾纏并不是,你在觀測(cè)到其中一個(gè)粒子狀態(tài)的時(shí)候,他們之間的糾纏狀態(tài)就解除了,更別提什么改變狀態(tài)讓我改變了。科學(xué)家們基于量子糾纏做的量子通信主要是看中了這里面的絕對(duì)安全性,這個(gè)過(guò)程還需要傳統(tǒng)通信方式加以輔助(通信方必須通過(guò)傳統(tǒng)的通信方式將他們測(cè)量的一些信息告訴接受方,接受方才能根據(jù)量子理論對(duì)信息進(jìn)行還原),所以,他們整體是無(wú)法超光速傳遞信息的。

量子通信是個(gè)不準(zhǔn)確的名字

很多人會(huì)理所當(dāng)然的那樣想,很多是被這個(gè)名字誤導(dǎo)了的。量子通信,通信通信嘛,那肯定就是利用量子原理傳遞信息了,但是不對(duì),現(xiàn)在所謂的的量子通信,其實(shí)都是用來(lái)做量子加密保密的。量子通信雖然無(wú)法超光速通信,但是它可以讓通信在原理上實(shí)現(xiàn)絕密,這一點(diǎn)對(duì)于國(guó)家安全非常重要。

傳統(tǒng)的通信無(wú)論怎么樣都避免不了被人竊聽(tīng),被竊聽(tīng)不是最關(guān)鍵的,最關(guān)鍵的是別人竊聽(tīng)了你還不知道。但是量子有奇怪的特性啊,有任何人對(duì)他進(jìn)行了觀測(cè),它的狀態(tài)就會(huì)改變,所以一有人監(jiān)聽(tīng)我就立馬能知道。

使用量子糾纏原理實(shí)現(xiàn)通信絕密的是E91協(xié)議,其實(shí)還有一種非常常用的叫 BB84協(xié)議,它是利用單個(gè)光子的偏振實(shí)現(xiàn)通信,利用單個(gè)光子的不可復(fù)制性保證其安全。

總結(jié)

所以,量子通信其實(shí)是量子加密,他們?cè)谕ㄐ诺倪^(guò)程中還是需要建光纜光纖這些東西,真正的信息依然是通過(guò)傳統(tǒng)的方式傳遞出去的,而這是不可能超光速的。

許多小編自己不太懂,在寫(xiě)量子通信文章的時(shí)候還要專(zhuān)門(mén)配一副星際迷航的瞬間移動(dòng)的圖,這都是誤導(dǎo)大眾不負(fù)責(zé)任的行為。不過(guò)有時(shí)候想想也覺(jué)得可以理解,因?yàn)橐斫饬孔油ㄐ盘щy了,一般的科技小編不可能有這么高的科學(xué)素養(yǎng),尤其是在量子領(lǐng)域。

所以,別在幻想什么通過(guò)量子瞬間移動(dòng)瞬間超星系通話了,這是不可能的。

我是長(zhǎng)尾科技,一個(gè)致力于科普相對(duì)論、量子力學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué),讓高深的科學(xué)理論通俗易懂起來(lái),讓科學(xué)可愛(ài)起來(lái)的科技媒體。想了解更多相對(duì)論、量子力學(xué)的知識(shí)通訊,關(guān)注微信公眾號(hào)長(zhǎng)尾科技,回復(fù)“相對(duì)論”或“量子力學(xué)”即可,有問(wèn)題可以回復(fù)“【提問(wèn)】+你的問(wèn)題”,期待你的到來(lái)~

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