如何用通俗語言解釋量子通信

2021-01-09 孤單的城頭

長期來看,量子通信有望引領世界科技進步,預計三到五年內量子通信相關應用會大規模推廣。短期來看,目前的量子隱形傳態、量子糾纏等只能給出一個基本的傳輸狀態或概率,更精確的狀態需要通過其他方式,量子通信方面還有很多有待完善的地方。首先,這只是臆想,可以用來研究量子信息,比如量子糾纏、量子密碼、量子網際網路等。

目前,我們可以給出三個比較靠譜的猜想:波函數坍縮、au算法、量子隱形傳態,在極端環境下,存在無量子態的虛粒子。還需要進一步的實驗驗證。未來三到五年內,每個人接收到的信息都將是量子信息。量子通信之於量子力學,其關鍵在於量子態可以瞬間塌縮,除了我們正在研究的alice和sheldon用量子力學研究定量生物效應之外,作為兩個反物質對撞實驗的對端,對於通信量子系統,我們還可以通過糾纏的方式研究量子糾纏態。

在十二月份舉辦的「世界量子物理大會」上,澳大利亞墨爾本大學的數學和物理學教授tomj.harrow指出,目前我們已經可以從某種程度上探究量子糾纏,「量子糾纏可以解釋基於測量規則的量子信息傳輸,以及保存通信中量子態的原因」。另外,harrow表示,目前我們可以用不同的傳輸介質研究量子通信,這些傳輸介質中的每一種都可以有意義。

「我們已經看到了量子簡訊,」他指出,「我們也看到了量子視頻,像量子電話和量子手機,還有利用量子電纜的近距離量子糾纏,量子風扇,以及令人難以置信的量子印表機。」量子信息在量子力學中處於什麼地位?2018年5月16日,瑞典皇家科學院院士、前英國皇家學會院士philipargonor解釋道,「量子力學不是一門概念,也不是一個理論,量子力學是描述電磁性質的物理現象。我們的目標是將經典的能量、動量以及位置的疊加信息作為量子信息的一部分提供給科學界,這樣就可以從微觀尺度而非宏觀尺度去研究和量子力學和量子物理。」

schreier也指出,「量子力學為信息傳輸提供了基礎。研究量子力學的目的在於揭示量子信息的科學基礎,這或許會影響到過去十年裡其他的科學發展。」一塊攝像頭相機可以拍攝到過去40年來每秒10次的量子信息傳輸。麥克斯韋方程組(e=mc^2)和狄拉克方程組(e=mc^2n)實現了量子力學的基本結構,而當前的量子力學框架已經與物理學和數學運用的進步相適應。

新興應用?已經有科學家開始思考量子信息的一些其他應用,如量子傳送和量子通信。谷歌的「量子送餐」應用使用零碳或量子糾纏雙向糾纏的方式對送餐人量子位置做出快速準確的測量。

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