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前沿!量子纠缠将在这五大领域颠覆我们的生活!

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前沿!量子纠缠将在这五大领域颠覆我们的生活!

雪花又一年 2018-05-16 16:18:47 浏览129 评论0

摘要: 量子世界中的粒子不遵守与人类社会相同的规则,其诡异的规则总是让人揣摩不透。在量子系统中,对于两个相互关联的粒子,当我们测量其中一个粒子时,另一个即便在远处也会同时做出相应的变化。 它们彼此之间没有任何信息通过,但确实又在超空间的作用着,就好像两个粒子是同一个。

量子世界中的粒子不遵守与人类社会相同的规则,其诡异的规则总是让人揣摩不透。在量子系统中,对于两个相互关联的粒子,当我们测量其中一个粒子时,另一个即便在远处也会同时做出相应的变化。 它们彼此之间没有任何信息通过,但确实又在超空间的作用着,就好像两个粒子是同一个。以至于爱因斯坦称量子纠缠现象为“幽灵”。直到他离世的时候,依旧不相信自然界会如此不讲理!!!

随着量子理论的发展,量子纠缠已经被科学界广泛认可,纠缠是微观世界的普遍现象!那么今天我们就来看看,量子纠缠会在那些方面影响我们的生活?

提高原子钟的精确度

衡量我们的日常生活,使用客厅挂表足以应对!但在有的情况下,挂表的精确度远远不达标,比如股市和GPS定位,股市每一秒的变化可能会让投资人流失更多的收益,而GPS的误差可能导致导航事故率的增高!

倘若时钟精确度越高,我们为此损失的就越少。目前精度最高的时钟是原子钟! 原子的精度部分地依赖于所使用的原子数。保持在真空室中,每个原子独立地测量时间并且注意它自身与其邻居之间的随机局部差异。如果科学家将100倍的原子数放进到一个原子钟,它将是原来精度的10倍。这就是在说 往原子钟放入的原子数越多,原子钟的精度越高,可原子钟所能容纳的原子数是有限的! 这时候,人们可以利用量子纠缠提高精度。纠缠原子不会局限于局部差异,而是仅仅测量时间的流逝,有效地使它们作为单个钟摆在一起。这意味着将100倍的原子数添加到纠缠时钟将会比之前的精确度超过100倍!纠缠的时钟甚至可以链接形成一个全球网络,它将测量独立于位置的时间。

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锶钟

无法破解的量子加密通信

传统加密技术使用的密钥:发送方使用一个密钥对信息进行编码,接收方使用另一个密钥对消息进行解码。然而,这样的密钥有可能被泄露,从而不可避免的被窃听 !!!

但可以使用量子密钥分布(QKD)来加密信息。在QKD中,关于密钥的信息通过随机偏振的光子发送。这限制了光子,使得其仅在一个平面中振动 。如果这时候窃听者测量信息,那么量子状态会坍塌! 没有人能够解密这种信息,除非他们具有确切的量子密钥。

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量子通信

量子计算机

电子计算机是将信息编码为二进制数字或字符串。

而量子计算机中使用的是以状态的叠加存在的量子比特或量子比特! 如果它们不被测量,量子位可以同时为“1”和“0”,这将极大的提高计算机的运行速度!

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D-Wave量子计算机

据悉:谷歌日前宣布推出的D-Wave量子计算机理论上普通电子计算机运行速度快一亿倍,并且能够极大地推动人工智能的进步。

极大的增强显微镜的“视力”

2014年2月,日本北海道大学的一个研究小组开发了世界上第一个量子纠缠显微镜,使用一种称为微分干涉对比显微镜的技术。这种类型的显微镜在物质处发射两束光子,并且测量由反射光束产生的干涉图案,图案根据它们是否击中平坦或不平坦的表面而改变。使用纠缠的光子大大增加了显微镜可以收集的信息量,因为测量一个纠缠光子就可以得出与其关联的其他量子的信息。这样以来,人类在微观世界的探索中将更深一步!

生物指南针

人类并不是唯一会使用量子力学的人。一个领先的理论表明,欧洲有一种叫知更鸟的鸟类,当它们迁移时会时刻保持联系,就好像和量子纠缠一样神秘! 该研究认为更知鸟眼睛有 隐色色素的光敏蛋白,其中包含着纠缠电子。随后的进一步研究又发现,知更鸟眼中的“指南针”极为灵敏,对极微小的磁场噪声都会产生反应,这种灵敏度只有在量子层面上才能实现。研究人员表示,将对知更鸟的这种特性进行深入分析,这可能有助于人类研发出类似的量子技术。

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知更鸟



原文发布时间为:2017.03.08
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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