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潘建伟的量子通信,为什么会被质疑是伪科学?

量子力学的成长确实陪伴着大量的矛盾与争议,出格是在量子通信起头成长后,有部门“动静灵通”人士已经洞察了量子通信的“伪科技”素质,而且还再三求全谴责科普量子通信的文章为伪科学站台!这些诘责到底是科学的吗?

量子通信的道理是什么?

量子通信的道理还要问么,不就是量子纠缠么,传说中的量子通信就是将纠缠中的两个量子分隔,即使相隔在宇宙的两头,当A粒子的状况发生改变时,B粒子也会随之发生改变,这个通信速度超越光速,距离再遥远也是即时通信!

听起来完美的量子通信确实应该如斯,但事实上我们并不克不及做到在不雅察处在量子叠加态的不触发坍缩,所以从理论上来看,这种完美的通信体例是不成能存在的,这是不是人类的手艺不敷,而是量子宿世界的客不雅坍缩理论所决议的!

客不雅坍缩理论

薛定谔方程的线性性质许可粒子天然地处于几个分歧量子态的叠加态,当然它也许可宏不雅物体处在几个分歧量子态的叠加态,但在大天然中从来都没有不雅察到过这种现象!因为宏不雅物体永远城市占有一个确定的位置,是以将微不雅物质的尺寸加大时,它的位置和动量将会被同时确定!

但在微不雅状况下,这个处于量子叠加的状况是许可存在的,但按照哥本哈根诠释的波函数坍缩假说,在不雅察动作之后,叠加态会坍缩为可不雅察量的几个本征态之中的一个本征态,而坍缩至任何一个本征态的概率遵循玻恩定章!

所以很抱愧,按照哥本哈根诠释,这种直接操纵纠缠态的量子通信是不存在的。

EPR佯谬

量子通信的最夙起源是来自爱因斯坦标的目的波尔辩驳量子论不完整的EPR佯谬,爱因斯坦在第六届索尔维会议上的光箱尝试被波尔击败,此后他与波多尔斯基和罗森花了数年时候,整出了一个《量子力学对物理其实的描述可能是完整的吗?》的论文,颁发在《物理评论》上。

这个思惟尝试很轻易大白:一个不不变的大粒子衰变为两个小粒子,假设这两种粒子有可能的量子自旋,粒子A为左旋,为了连结守恒,那么另一个小粒子B必定是右旋!然后将两个粒子分隔很远,好比几万光年,但我们在不雅察之前,并不知道哪个是左旋,哪个是右旋!

但当我们不雅察粒子A时,那么它的波函数刹时坍缩,随机选择了一种状况,好比说是右旋,那么B粒子必定会酿成左旋,那么请问它们是如何连结一致的呢?既然没有超光速通信,是以认为在分隔的一刹时,粒子A和B的摆布旋就被确定了!

阿斯派克特尝试

但量子论并不是这样诠释,而是认为无论相隔多远,在不雅测之前,它们仍然处在量子叠加态,所以底子不存在什么超光速通信,叠加态的不雅测时坍缩,一个随机选择左旋,一个右旋以连结守恒!

这就是后来用他们名字首字母定名的ERP佯谬!

这个EPR佯谬提出后,因为设备局限,所以爱因斯坦尽管处鄙人风,但他并不认输,真正的试验要到1980年月的法国奥赛理论与应用光学研究所的阿斯派克特试验才被证实是哥本哈根诠释是比力准确的!因为此时爱因斯坦只输了5个尺度方差!

后来关于EPR佯谬试验的设备越来越进步前辈,到1998年奥地利因斯布鲁克(Innsbruck)大学的尝试时,爱因斯坦输得就有点惨了:30个尺度方差!

此刻的量子通信到底是什么量子通信?

精确的说,此刻的量子通信并不是量子纠缠通信,而是量子加密通信,要领会量子加密通信的话,必需要来领会下BB84和谈!

这个和谈是查尔斯·贝内特和吉勒·布拉萨在1984年颁发的论文中提到的量子密码分发和谈,后来以两小我的名字第一个字母+年份,作为了这个经典和谈的名字,肆意两组共轭状况都可以用此和谈,它操纵的是光子的偏振态来传输信息,具体描述有些不轻易理解,请看下图:

BB84和谈

在这个过程中,若是有人窃听,那么窃听者为了光子的偏振态,那么必需做测量,那么会导致秘钥的误码率增添,两边可以商定误码率跨越几多时该组秘钥就被烧毁!

这种量子通信的体例有一个错误谬误,必需用一个量子秘钥发送通道和传统数据传输通道,两者必需共同才能正常工作,是以当前研究的也是如何更高效以及更远距离和更少的误码率发送与接收秘钥,但数据仍将经由过程Internet网来完当作!

当然通信除了速度外最终要的指标就是不成破译,传统的秘钥中老是存在各类缺陷,并不克不及做到100%保密,但量子秘钥纷歧样,可以发现秘钥被窥视,是以这种秘钥分发的平安性超出想象!

为什么有人再三求全谴责量子通信?

除了网上那些有的没有的求全谴责各类量子通信周边工程配套诈骗外,其他本家儿要集中在如何制造出取得单光子的光源,2016年1月14日潘建伟、陆向阳在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上颁发了题为《On-Demand Single Photons with High Extraction Efficiency and Near-Unity Indistinguishability from a Resonantly Driven Quantum Dot in a Micropillar》的论文,物理评论快报上的截图如下:

当然莳花家也看不懂这种论文,不外随后美国物理学会的《物理》(Physics)网站以“万能的单光子源”为题刊发了介绍文章,《天然》(Nature)期刊也以“可适用化的单光子源”在其研究亮点栏目作了深切报道,英国物理学会的《物理宿世界》(Physics World)和美国光学学会的《光学与光子学新闻》(Optics & Photonics News)也做了长篇报道。

潘建伟(右)、陆向阳

有一点是我们是可以领会的,到本年为止已经接近5年,这种冲破性的进展同业评断时效性很强,很快就会有各大科学集体跟进,当然《物理评论快报》的审核也不是茹素的,这种颠末快要5年时候考验的论文,也不是一个推销交通方面作品的老兄可以随便推翻的。

其实还有良多站不住脚的不雅点,但人家很有耐烦,堆砌各类文字,看上去很有说服力,不外莳花家其实不想一一回嘴,最后送句古诗词给这位老兄“两岸猿声啼不住、轻舟已过万重山”,当大师在这里呱噪时,人家早已颁发多篇SCI论文了,假如真有料,不妨也颁发几篇?

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