V
主页
开启量子互联网研究新篇章!中国科大构建国际首个基于纠缠的城域量子网络
发布人
量子纠缠指的是这样一种现象:量子力学的多粒子体系有一些状态,其中对单个粒子的测量结果都是不确定的,但多个不确定的结果之间却存在确定的关联。这样的状态就叫做纠缠态。 举个例子,我们用黑和白来表示单个粒子可能的两种测量结果,那么有一个两粒子的纠缠态是这样的:两个粒子各自的测量结果都是一半概率黑,一半概率白,但两者的颜色总是相反。把这两个粒子分给两个人Alice和Bob,那么Alice如果测得自己的粒子是黑的,她立刻就知道Bob的粒子是白的,而如果Alice测得自己的粒子是白的,她立刻就知道Bob的粒子是黑的。 另一个常见的纠缠态是:两个粒子各自的测量结果都是一半概率黑,一半概率白,但两者的颜色总是相同。乍看起来它跟上面的例子相反,但实际上它们都属于同一类现象,都是量子纠缠。 有很多所谓科普,把量子纠缠解释成日常生活就能见到的现象,这些全都是错的。例如经常有人用这样的比喻:有一黑一白两个球,Alice和Bob一人拿一个,Alice一旦发现自己的球是黑的,立刻就知道Bob的球是白的。 看明白这个比喻的错误在哪儿了吗?它的错误在于,两个球的颜色在最初就是确定的。按照同样的初始状态重做一次实验,必然得到同样的结果。但量子纠缠不是这样,按照同样的初始状态重做一次实验,可以得到不同的结果。上次是A黑B白,下次是A白B黑,这都是完全可能的。 类似的错误比喻还有:你的女儿生了个女儿,那么无论你们相距多远,你都自动升级成了外婆。这种用日常生活中常见的现象做的比喻,有一个算一个全都是错的。量子纠缠怎么可能是这么简单的东西呢? 实际上,2022年诺贝尔物理学奖颁给了三位科学家,就是因为他们做实验证实了量子纠缠。诺贝尔奖网站还专门画了一幅漫画,来解释日常理解的黑白球实验跟量子纠缠之间的区别。前者是个完全平凡的现象,后者是个日常不可能遇到的现象,所以能得诺贝尔奖。假如三位科学家只是证实了一个常识,怎么可能得诺贝尔奖? 大家如果想对量子纠缠有更深入的了解,欢迎看我的科普书《量子信息简话》。下面,我们来解释一下科大最近的这项成果。 我们首先需要明白一点,纠缠是需要制备的。经常有人以为宇宙中所有粒子都是纠缠在一起的,大发一通哲学的感慨,其实全都是错的。请注意,我们在前面说的是,有些多粒子状态是纠缠态,绝不是说所有多粒子状态都是纠缠态。其实如果你不特意去制备的话,不纠缠才是常见现象。 具体的制备方法,例如对光子经常是利用非线性光学现象,我们在这里不详述。但基本点是,这种制备的成本很高,效率很低,而且纠缠在一起的粒子越多,成本就越高。潘建伟院士2016年获得过国家自然科学一等奖,题目就是“多光子纠缠及干涉度量”,现在大家明白制备多光子纠缠的难度和重要性了吧? 因此,我们对于量子纠缠应该有个基本定位:纠缠是一种资源,是需要花大力气去制备的,所以需要精心地使用。提到资源,你首先想到的是什么?例如生产核武器的原料铀矿?使用核武器放出的能量?制造核武器的技术秘诀?材料、能量、信息都是常见的资源,而量子纠缠是一种跟它们都不一样、但重要度至少跟它们相当的资源。实际上,我们目前对纠缠的理解还不够深入,将来它可能变成比材料、能量、信息更重要的资源。所以对量子纠缠的重要性有个意味深长的比喻:青铜时代的铁。 下一个问题是,量子纠缠有什么用?它的用处太多了,在量子信息的很多技术中都需要用到,例如量子计算,例如量子隐形传态(即科幻影视中的传送术),例如量子存储。但偏偏有一个地方它可以不用,就是量子保密通信,而这是相对而言最容易理解、在日常生活中也最容易用到的量子科技。 量子保密通信的效果,就是实现无条件安全的信息传输。无条件安全的意思,就是即使敌人有无限的计算能力,也不能破解你的密码。听起来很神奇,是吧?是的,但这确实是可以做到的!量子保密通信为什么能实现这么神奇的效果,原理比较复杂,在这里无法详述。大家如果有兴趣,可以读我的《量子信息简话》。但只要你知道有量子保密通信这个技术,知道它能实现无条件安全,你的知识水平就超过了99%的人。如果还知道它可以用量子纠缠,也可以不用,那么你的知识水平就超过了99.99%的人。 了解了前面这些基础,就可以明白建设量子纠缠网络的意义。新闻中是这么说的: 通过量子态的远程传输来构建量子网络是大尺度量子信息处理的基本要素。基于量子网络,可以实现广域量子密钥分发以及分布式量子计算和量子传感,构成未来“量子互联网”的技术基础。目前,基于单光子传输的量子密钥网络已发展成熟,而面向分布式量子计算、分布式量子传感等进一步量子网络应用,需要采用量子中继技术在远距离量子存储器间构建量子纠缠,在此基础上通过广域量子隐形传态将各个量子信息处理节点连接起来。 这段话本来可能是天书,现在你是不是都明白了?
打开封面
下载高清视频
观看高清视频
视频下载器
【Python背记手册】强烈建议!Python基础差的同学,死磕这本64页的背记手册!!
当导师知道你被诺奖提名后
央视报道我国量子计算研究取得重大进展
如果量子科技是假的,美国政府怕什么?
【行业内幕】百度的技术路径 永远不可能赢亏平衡 自动驾驶抢出租车司机饭碗 还早8至10年 | LI道长的世界观48
我在腾讯这五年
现在最难的不是底层,而是走在钢丝上的创业者。
普通人没有旷野:财务贫困与时间贫困 | 42岁产品经理失业一周年| LI道长的躺平日常
量子纠缠 心念纠缠
700万网约车司机即将集体失业?
300万up主直播带货骗钱,揭秘他究竟“骗”了多少钱!
【量子化学难题】第一性原理,密度泛函理论(DFT)和从头算的区别与联系。
3分钟看懂量子纠缠,它到底有多么可怕?
不用把显化放在神坛之上,滤镜了这件事情。如果你了解微观量子世界,就明白能量才是根本!保护好自己能量第一步就是,远离消耗你的人和事!
磕辣椒等于磕毒品?“辣”背后的秘密,诺贝尔奖得主的研究
量子通信专家说:量子计算的重要性,最后一定会比量子通信大
袁岚峰与2012年诺贝尔物理学奖获得者、法国科学家塞尔日·阿罗什对话视频预告
中国科学家新突破:构建首个基于纠缠的城际量子网络!
一人开创一个学科的猛人,却在精神病院中被关了30年
双生灵魂&量子纠缠
【参考信息第302期】壶口瀑布要变色;伙伴也要加关税
“2023年全球量子信息投资规模达到386亿美元”
一个量子的人像个鬼魂一样,在屋子里面无处不在
俄乌战争进入新阶段,普京焦头烂额,中国也面临抉择
外卖、团购、视频、游戏,副业一塌糊涂,百度主业走出国门也宣告失败
通用人工智能,路在何方?
央视:网安领域人员缺口300w!现实:很多人却连工作都找不到?
潜意识催眠—来看看我们每一次玩地球游戏的初始设定是怎么来的?#催眠#量子催眠#催眠疗愈#心理咨询#心理疗愈师
科幻照进现实,三体宇宙中的量子奇迹
亲身体验后,我觉得萝卜快跑不太行,百度就是个为王前驱的命
支付宝"碰一下"用了NFC,却不是NFC支付?【差评君】
里程碑式进展!我国首次成功构建超越经典计算机的量子模拟器
科学家报告称,未来的量子传感器能“穿越时空”
【满级作业19.0】还写出量子纠缠来了
量子加密通信:抵御黑客入侵 不可被破解
进来听故事,只要你敢点进来…听懂显化直接next level!
滞留太空超一月的美国宇航员发声:“相信波音飞船能带我们回家”
王者开发人员三年能赚一辈子的钱,张雪峰锐评王者荣耀
中国科技崛起之人物:最年轻的国家最高科技奖获得者薛其坤
当代大学生找工作现状