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量子纠缠虽超光速,但却不能传递信息!量子通信何以做到?还绝对安全吗?

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量子纠缠虽超光速,但却不能传递信息!量子通信何以做到?还绝对安全吗?

雪花又一年 2018-05-16 10:13:25 浏览349 评论0

摘要: 随着我国首颗,也是全球首颗量子通信试验卫星——墨子号的成功升空,大众的爱国情绪再一次被点燃起来。量子通信也随之成为普通大众熟知的科学词语。大众还是归大众,普通人其实对量子通信有着很大的误区。这篇文章就为你通俗解读一下常见的几种误区。

随着我国首颗,也是全球首颗量子通信试验卫星——墨子号的成功升空,大众的爱国情绪再一次被点燃起来。量子通信也随之成为普通大众熟知的科学词语。大众还是归大众,普通人其实对量子通信有着很大的误区。这篇文章就为你通俗解读一下常见的几种误区。

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量子通信是利用量子来进行通信的吗?

大家知道,我们习以为常的手机是通过电磁波来传递信息的,那么量子通信是用量子来通信的吗?你或许会问,量子到底是个什么鬼,它是一种类似于电磁波的东西吗? 其实量子并不是真实存在的一种粒子,它只是一种基本的物理概念。在微观世界里,一个粒子可以由更小的粒子构成,比如原子是由原子核和电子构成,原子核又由中子和质子构成。物理学家认为如果一个粒子小到不能再细分了,那么它就是最基本的单位,我们称之为量子,比如电磁波的载体就是光子,而且光子并不可再分,所以光子就是量子,也就是光量子,为了简单起见,我们称光量子为光子!

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所以很多种基本粒子都可以称之为量子,典型的就是光子,电子,中微子等等!实验告诉我们,如果两个光子一开始被纠缠在一起,那么它们便会组成一个纠缠系统,即便彼此相距多么遥远,两者都会同时感应到对方。最常见的实验便是,当科学家把一对纠缠光子的其中一个进行测量,如果发现它的自旋向下,那么另一个纠缠光子的自旋必然向上,而且这种纠缠速度至少是光速的四个数量级。但是我们并不能把二进制的信息刻录到量子纠缠上,因为对纠缠光子的测量,导致的自旋结果都是随机的,我们并不能刻意控制纠缠光子的自旋方向!

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既然量子纠缠并不能用来通信,那为什么还存在量子通信的科学名词呢?

其实量子通信严格意义上来说叫量子加密通信。量子通信主要是用来加密信息的,而且还会是绝对安全的。我们传统的无线信息传播靠的是电磁波,如果窃取者盗取一部分还空中传递的电磁波进行解密,我们只会完全不知情,这样我们的信息就被赤裸裸的盗取走了,那还何谈信息安全呢?

而在量子力学中,微观粒子具有叠加态,也就是说一个微观粒子可以同时处于两种叠加的状态,在宏观上的解释就是薛定谔那只半死半活的猫。只有当我们去观察测量粒子时,这个粒子的叠加状态就会塌缩掉,就确定成一面性了。也就是说当我们打开盒子观察那种猫时,才能知道猫到底是死是活?如果没打开盒子,那么猫就是既死又活的,这种现象很是颠覆我们的常识,但却在微观世界真实存在着。

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量子的这种特性也就决定了量子叠加态不能被克隆复制,也不能被观测了而不塌缩掉。所以当量子态塌缩了,我们也就同时知道了量子态被测量过。于是我们就可以把量子的这种特性用来保护传统的电磁波信息。如果量子态突然塌缩了,我们就知道这个信息被测量过,也就知道这个信息一定正在被窃听着,那么发送者就可以停止对信息的发送。如果有人试图用持续不断窃听的方式打断量子加密信息的传递,那么我们可以通过被窃听的具体方位,来确定窃听者的藏身之地,接下来的事就交给警察叔叔了!只要量子通信的过程中没有出现量子态塌缩,那么接收者那边的信息绝对是没有被窃听过的安全信息。当量子通信用到国防上,信息安全将得到绝对的保护!



原文发布时间为:2017.12.30
本文作者:科学认识论
本文来源:简书,如需转载请联系原作者。

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