返回第6章量子态隐形传输  太阳毁灭之世界末日首页

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精星灵,曰:“量子态隐形传输。1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。”

2004年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。

但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。

2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员的小组早在2005年就在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。

2007年开始,中国科大——清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。

该成果已经发表在2010年6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》上,并引起了国际学术界的广泛关注。

月净威,哈佛大学科学家,道:“别称——量子缠结。纠缠是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。”

精星灵,曰:“适用领域范围量子学、物理学、宇宙学。”

阿尔伯特·爱因斯坦将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用”(spooky action at a distance)。

但这并不仅仅是个诡异的预测,而是已经在实验中获得的现象,比如科学家通过向两个处于室温的纠缠的小钻石发射激光(图中绿色)。

科学家希望能够建造量子计算机,利用粒子纠缠进行超高速计算。

月净威,哈佛大学科学家,道:“提出时间1935年。在物理学中,量子纠缠是指存在这样一些态:一、a,b,c,…,在时,这些态之间不存在任何相互作用;二、当时,它们的状态由hilbert空间(希尔伯特空间)ha,hb,hc...,中的矢量|Ψ(t)>a,|Ψ(t)>b,|Ψ(t)>c,…所描述,由a,b,c空间构成的量子系统abc则由hilbert空间habc...=.ha xhb xhc...中矢量|Ψ(t)>a,|Ψ(t)>b,|Ψ(t)>c所描述,则这样的态被称为比hilbert空间的直积态。否则称态|Ψ(t)>a,|Ψ(t)>b,|Ψ(t)>c,.…是纠缠态。也就是说,如果存在纠缠态,就至少要有两个以上的量子态进行叠加。”

精星灵,曰:“定义。1935年,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森( einstein, podolsky and rosen)等人提出一种波,其量子态:其中x1 ,x2分别代表了两个粒子的坐标,这样一个量子态的基本特征是在任何表象下,它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式:这样的量子态称为纠缠态。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“现象解释。所谓的纠缠度是指所研究的纠缠态携带纠缠的量的多少。对纠缠度的描述,实质上是对不同纠缠态之间建立定量的可比关系。纠缠状态所纠缠的粒子数量越多,对经典物理学的偏离越明显,获得有用量子效应的机会就越大。”

所以,在量子信息领域中,纠缠通常被看作是非局域的“信息源”。

精星灵,曰:“公式表达。于是,如何对纠缠定量化就显得十分重要。但对于两体纯态而言,它仍是两体纯态唯一合理的纠缠度定义。对于多体纠缠度的描述的研究到目前为止仍没有得到真正的解决,人们仍未放弃寻找一种物理意义上更为鲜明、简单、易于求解的纠缠度的描述。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“应用。纠缠态作为一种物理资源,在量子信息的各方面,如量子隐形传态、量子密钥分配、量子计算等都起着重要作用。然而,受实验条件限制和不可避免的环境噪声的影响,制备出来的纠缠态并非都是最大纠缠态:另一方面,纯纠缠态受环境的消相干作用也会退化成为混合态。使用这种混合纠缠态进行量子通信和量子计算将会导致信息失真。为达到更好的量子通信或量子计算效果,需要通过纠缠纯化技术将混合纠缠态纯化成纯纠缠态或者接近纯纠缠态。因此,如何提纯高品质的量子纠缠态是量子信息研究中的重要课题。常见量子纠缠态应用,例如:量子通讯应用于量子态隐形传输;量子计算应用于量子计算机,量子计算在实现技术上有严重的挑战,实现这一问题要解决另外三个问题——量子算法、量子编码、实现量子计算的物理体系,量子保密通讯也广泛应用于量子密码术中。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“回力棒星云。回力棒星云(又名布莫让星云)”

位于半人马星座,距离地球约5000光年。

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