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發展史
提出了量子通訊的概念;同年,6位來自不同國家的科學家,提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案:將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方,把另一個粒子製備到該量子態上,而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是:將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分,它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的,量子信息是發送者在測量中未提取的其餘信息;接收者在獲得這兩種信息後,就可以製備出原物量子態的完全複製品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態,而不是原物本身。發送者甚至可以對這個量子態一無所知,而接收者是將別的粒子處於原物的量子態上。在這個方案中,糾纏態的非定域著至關重要的作用。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義,而且可以用量子態作為信息載體,通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸,實現原則上不可破譯的量子保密通信。
在奧地利留學的中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作,首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的隻是表達量子信息的“狀態”,作為信息載體的光子本身並不被傳輸。
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以實驗駁倒愛因斯坦
在月版的最新一期《自然》雜誌上,瑞士的5位科學家公布了他們的這項最新研究成果。瑞士科學家表示,原子、電子以及宇宙空間其他所有的微觀物質都可能會表現出異常奇怪的行為,其行為規律可能與我們rì常生活中傳統的科學規律完全背道而馳。比如,物體可以同時存在於兩個或多個場所;可以同時以相反的方向旋轉。這種現象也許隻有通過量子物理學來解釋。量子物理學認為,任何事物之間都可能存著某種特定的聯係。發生於某一物體之上的事件,可能同時對其他物體也會產生影響。這種現象稱為“量子糾纏”。不管物體之間的距離有多遠,同樣存在“量子糾纏”的關係。
愛因斯坦堅決反對“量子糾纏”理論,甚至將其戲稱為“遙遠的鬼魅行為”。根據量子力學理論的描述,兩個處於糾纏態的粒子無論相距多遠,都能“感知”和影響對方的狀態。幾十年來,物理學家試圖驗證這種神奇特否真實,以及決定它的幕後原因。其實,我們可以運用形象化的明來解釋這種現象。被糾纏的物體釋放出某種不明粒子或其他形式的高速信號,從而對其夥伴產生影響。此前,已有實驗證實傳統物理學領域中某種隱藏信號的存在,從而打消了人們對於這種隱藏信號的種種疑問。但是,仍然有一個奇怪的可能有得到證實,即這種未知信號的傳輸速率可能會比光速還要高。
為了證實這種可能士科學家開始著手對一對相互糾纏的光子進行實驗研究。首先,研究人員們將光子對拆散;然後,通過由瑞士電信公司提供的光纖向兩個村莊接收站進行傳送,接收站之間相距大約18公裏。沿途光子會經過特殊設計的探測器,因此研究人員能夠隨時確定它們從出發到終點的終,接收站證實每對相互糾纏的光子被分開傳送到接收站後,兩者之間仍然存在糾纏關係。通過對其中一個光子的分析,科學家可以預測另一光子的特征。在實驗中,任何隱藏信號從此接收站傳送到彼接收站,僅僅需要一百萬兆分之一秒。這一傳輸速率保證了接收站能夠準確地檢測到光子。由此可以推測任何未知信號的傳輸速率至少是光速的
而愛因斯坦不僅不接受“量子糾纏”的思想,並且還堅持認為不可能存在比光速還要快的信號,任何比光速快的“鬼魅似的遠距作用”都是不可思議的。根據出版的愛因斯坦的相對論,他認為沒有物體的運動速度能夠超過光速。愛因斯坦解釋,光速屬於自然界的一個基本常數:對於空間內所有的觀察者來,光速都是一樣的。同樣是愛因斯坦的相對論解釋,當物體加速時,物體本身的質量增加,而加速需要能量。隨著物體質量的增加,維持速度所需的能量也更多。當物體以接近光速運行時,愛因斯坦經過計算,它的質量將達到無限大,所以要使得物體繼續運行的能量也要無限大,而要超過這一極限是不可能的。
而科學家們從實驗中得到的結論,既可以反駁愛因斯坦的“錯誤”觀點,也可以用來解釋同一事物同時出現在不同地點這一奇異現象。愛因斯坦都無法解釋的奇怪行為,正是量子物理學和量子通訊的魅力之處。