量子可糾纏，科研不糾纏

2020-10-22 杭州網

杭州日報

我們生長於「經典世界」，而今漸漸進入一個嶄新的微觀空間，它叫「量子世界」。

繼5G之後，量子科技日益成為社會關注的焦點熱點。10月16日，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習，表示要加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。清華大學副校長薛其坤院士進行了講解。薛其坤帶領研究團隊，於2013年在國際上首次發現「量子反常霍爾效應」，榮獲2020年度「菲列茲·倫敦」獎。

量子理論是20世紀科學的重大進展之一。早在1900年，德國著名物理學家普朗克就提出了量子這個概念。「一朵雲降生了量子論，另一朵雲降生了相對論」。

當今「第二次量子革命」正在興起。現代信息技術，量子力學是硬體基礎，數學是軟體基礎。新華社10月18日報導說，具有代表性的是量子通信和量子計算，是科技大國重點搶佔的戰略技術高地。量子通信，是信息安全傳輸的「保護盾」，竊聽者必然被察覺並被規避；量子計算，則是未來計算技術的「心臟」，谷歌研究人員發論文稱，「基於一個包含54個量子比特的量子晶片計算系統，它花費約200秒完成的任務，傳統超級計算機要1萬年才能完成。」

在量子世界，最著名的原理就是「量子糾纏」——愛因斯坦於1935年最早提出了「量子糾纏」的概念。現在通俗地講就是：兩個不同量子，在彼此相互作用後，處於糾纏狀態，就像有「心靈感應」，無論相隔多遠，一個量子狀態變化，另一個也會隨之改變。量子世界還真是「有你有我」。

我國有一位「光量子糾纏鬼才」，他叫陸朝陽，以研究量子糾纏聞名，被稱為在量子世界裡「打怪升級」的「超級玩家」。就在10月7日，「2021年度羅夫·蘭道爾和查爾斯·本內特量子計算獎」授予陸朝陽，他成為首位獲此殊榮的中國科學家。

青年才俊陸朝陽，1982年12月生於浙江東陽。1998年春節前，他在東陽中學讀高中時，潘建偉教授前來所做的一場科普報告，為他揭開量子世界詭譎離奇的一幕，由此使他沉迷其中。潘建偉院士是我國量子研究的領軍人物，同樣是浙江東陽人，上個月他還來到西湖大學，講了一課《從愛因斯坦的好奇心到量子信息科技》的公開課。「墨子號」量子科學實驗衛星科研團隊就是他領銜的。

2000年，陸朝陽考入了中科大物理系，順利進入了潘建偉團隊實驗室。2007年，24歲的他在國際上首次實驗實現了六光子糾纏「薛丁格貓態」和「簇態」，刷新了光量子糾纏的兩項世界紀錄。2008年，經導師潘建偉建議，陸朝陽去英國劍橋讀博。潘建偉自己是在維也納大學完成博士學位的。與導師一樣，陸朝陽學成歸國，繼續深入研究探索量子世界的奧妙，把這個領域做大做強，真正為國為民所用。這就是優秀知識分子的家國情懷。

2010年，28歲的陸朝陽成為中科大最年輕的教授、博士生導師。潘建偉、陸朝陽他們帶領團隊，構成了中科大量子研究的「夢之隊」。2020年2月，陸朝陽榮獲美國2020年度「阿道夫·倫獎章」，也是國內第一人。

如果說生產是「加法」、創新是「乘法」，那麼基礎科研、科學原創就是「幾何級數法」。量子科研，未來可期。量子可糾纏，科研不糾纏，需要一往無前！

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  • 量子?糾纏?量子糾纏到底是什麼?
    量子糾纏很不同卻也難以理解，不過也有方法可以讓它很容易被理解。加拿大多倫多大學的艾瑪爾（Amar Vutha）的解釋如下：圖解：糾纏是粒子性質間的一種「量子糾正」。（示意圖如上）量子計算機、量子密碼學和與量子相關的東西都經常在新聞中被報導。關於他們的文章不可避免的都會提到糾纏，量子物理學的性質使得這些神奇的裝置成為現實。愛因斯坦將糾纏稱為「幽靈般的超距作用」，這個名字逐漸被人們了解認識。遠遠超過建造量子計算機、在其他方面理解和利用糾纏也是非常有用的。
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    量子真的也糾結！近一個世紀以來，科學家一直在為「量子糾纏」(quantum entanglement，有譯為「量子纏結」現象)而糾纏不休，因為這種微觀物理現象似乎不遵守物理學基本定律——光速不變，而被愛因斯坦斥為「幽靈般超距作用」 。今年年初，「量子糾纏」還被列為「21世紀十大待解科學謎團」之一。
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    量子糾纏究竟是什麼原理量子糾纏是指量子態的一種性質。它是量子力學疊加原理的後果。量子糾纏是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象。即使相距遙遠距離，一個粒子的行為將會影響另一個的狀態 。當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態發生變化，另一顆也會即刻發生相應的狀態變化 。
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    量子理論預測，大量原子能發生量子糾纏。此前，科學家曾展示了2900個原子的量子糾纏現象。據物理學家組織網報導，瑞士日內瓦大學的科學家在最新研究中，展示了1600萬個原子在一個1釐米見方晶體內的量子糾纏，研究發表在近日出版的《自然·通信》雜誌上。
  • 量子糾纏的定義是什麼
    量子科學對多數人來講,是一種很新奇的事物,但是,對於至今對這個科學實驗一無所知的人來說,並不了解這種科學實驗。不妨聽我慢慢道來。量子科學實驗又稱量子現象實驗,用於研究各種現象可謂簡單易懂,在看完上面所述內容以後,再去看量子現象實驗就會很明白了。首先,如果你是讀物理或者計算機專業的同學,那麼恭喜你,可以更深入的了解這個實驗。因為它跟很多人的現有的理解可能就相差甚遠。
  • 什麼是量子糾纏？
    墨子號實驗衛星的上天，讓量子糾纏一詞迅速傳播到大街小巷，然而對於這樣一個專業的詞彙，很多人並不明了其中的物理含義，老郭想利用此篇文章，給大家科普一下，什麼是量子糾纏？五、量子糾纏沒有違背相對論量子糾纏現象是一種超距作用。墨子號已經向我們證明，即使是在500公裡之外，兩個光子之間的量子糾纏仍然存在。愛因斯坦不理解量子糾纏，但是越來越多的實驗已經證明，量子糾纏是微觀世界最普遍的一種現象。
  • 量子糾纏的特性是一種量子力學隱性
    我國擁有全球最先進的量子糾纏傳遞量子信息研究成果,雖然我國取得了相關量子力學和量子信息領域的突破,但尚未實現用量子力學或量子信息實現超遠距離糾纏。因此,根據國際慣例,工業界科學家需要發展一種能在擴大尺度上發生量子糾纏的方法,即可探測量子信息糾纏特性,以利用量子信息實現傳遞量子信息。量子糾纏的特性是一種量子力學隱性，即量子信息不依賴於特定空間和時間的位置。
  • 清華大學突破量子糾纏接口新紀錄,實現25個量子接口之間量子糾纏
    個量子接口之間的量子糾纏。相比於先前加州理工學院研究組保持的4個量子接口之間糾纏的世界紀錄，糾纏的量子接口數目提高了約６倍。該成果的研究論文「25個可獨立操控的量子接口之間糾纏的實驗實現」（「Experimental entanglement of 25 individually accessible atomic quantum interfaces」），4月20日發表於《科學》子刊《科學進展》（《Science Advances》）上。
  • 量子糾纏是不存在或者不完善的
    量子科技在發展階段，人類永遠也無法知道能不能量子糾纏（最多算是一種以1calmoγpvbpos為例的量子傳輸模型），可以根據目前理論，量子糾纏是不存在或者不完善的。在量子糾纏建立起來前，即使能夠實現量子多體問題的並行（即單位質量多個量子的並行計算，或者超大體積上的並行多體計算），實現光通信，實現量子信息加密，通過固定網絡傳遞量子信息，也需要量子保密通信，或者半導體傳輸技術的發展。
  • 量子糾纏不存在速度問題
    有人說，量子糾纏發生的速度比光速快千萬倍。此論大謬！量子糾纏不是量子傳遞，糾纏中的量子並不會從甲地傳遞或運動到乙地。既然不傳遞，所以就不存在速度。只有運動中的物體才存在速度。舉例說明，一男子出國考察，某一天，他國內的妻子生了一個兒子。在他的兒子呱呱墜地的一瞬間，這個男子突然變成了父親。其實，這個男人什麼都沒變，也沒有動，只是身份增加了而已。你如果問我，先有父親後有兒子，還是先有兒子後有父親？
  • 蟲洞與量子糾纏
    為了解決黑洞火牆的這個悖論，兩位作者在論文中做出了一個大膽的論述，而這有可能正是使量子力學與廣義相對論相融洽的關鍵。引發黑洞火牆悖論的起點在於量子糾纏現象，這種現象是在微觀領域由量子力學描述的一種奇特現象：兩個處於糾纏態的微觀粒子，無論它們之間相隔多遠，它們的狀態始終可以超越空間相互影響。
  • 中美科研人員合作首次製備單原子間量子糾纏態—新聞—科學網
    中新網合肥5月25日電 (記者 吳蘭) 中美科研人員近日聯手在分子的量子糾纏研究取得重要進展。