如果量子真的不能傳遞信息,「美科學家量子隱形實驗傳輸距離突破百公里」是怎麼回事?

新聞鏈接:美科學家量子隱形實驗傳輸距離突破百公里

不是說量子糾纏態並不傳遞信息的嗎?這則新聞是有什麼問題嗎?還是假新聞?或者我作為一個物理小白完全沒看懂新聞在說什麼?

據國外媒體報道,量子隱形實驗目前已經取得了一些突破,科學家在長達102公里的距離上實現了量子隱形傳輸實驗,這項研究可能會開啟量子網路時代,通過加密手段實現量子網路數據的傳輸。事實上,量子隱形傳輸在一些科幻片中已經出現,能夠從宇宙中一個點移動瞬間移動到另一個點,現實版的量子隱形傳輸在1998年進行了實驗,科學家嘗試量子態隱形傳輸信息。


量子隱形傳輸,又叫量子隱形傳態(Quantum teleportation),是指利用事先製備並共享的糾纏對,瞬間將A地的某個量子態傳輸到B地的技術。

首先直接回答題主的問題:

1、「如果量子真的不能傳遞信息」,這個描述是不正確的,量子不是一種「東西」,這個描述很類似早些年的「納米是不是一種高科技材料」;

2、對於1,(據我對這句話的理解已經常用的語境推測)正確的描述應該是「量子隱形傳態不能以超光速傳遞信息」;

3、對目前所有的理論與實驗結果來說,2中的描述是正確的;

4、那個實驗只是進行了一次更遠距離的量子隱形傳態,並沒有做到什麼顛覆性的事情,至於把與科幻片中」物質瞬移「的描寫進行類比,是不專業的媒體的鍋;

然後擴展解釋一下:

在不超光速的情況下,(用原題的話來說)」量子是可以傳遞信息的「,嚴肅點的說法是,人們可以利用明顯表現出量子性質的物資載體(如單光子、原子)進行信息的傳遞與處理,這部分的理論與技術已經非常成熟,例如量子密鑰分發技術(QKD),已經可以進行實用意義上的量子保密通信了。


第一,量子信息技術是可以傳遞信息的,但不可以超光速傳遞。比如量子保密通信中被研究最廣泛的量子密鑰分配(QKD)技術,就是通信模型中的公鑰分配技術。大家經常聽到的糾纏是量子態的一種,其在測量後塌縮的過程確實是超光速的,但並沒有傳遞信息。那為什麼研究量子通信呢?怎樣進行量子通信呢?這其中就利用量子力學的精髓:不確定原理與不可克隆定理。這兩個原理保證了量子通信的安全性。這是無條件安全的,是優於經典通信的地方。經典通信的安全性是基於還未被證明的計算複雜度的基礎上。

第二,量子隱形傳態是利用糾纏奇妙性質的一個應用。其具體過程如下圖所示。

量子隱形傳態的具體過程如下:首先將一糾纏粒子對分別發送給通信雙方A和B;A把欲傳給B的態與剛才接受到的粒子做bell態投影測量,並將自己選擇的結果告訴B(經典通信,不會超光速,所以整個隱形傳態過程不會超光速);B通過A告訴他的信息再做測量就能產生A之前想給他的態。補充:量子信息是量子力學與資訊理論結合的一門新型學科。量子信息既能把量子力學的性質拓寬應用到日常生活中(比如量子保密通信),又能對量子力學的基本問題進行探索(比如塌縮,糾纏等問題)。你提到的量子隱形傳態也是量子通信的一種,是有望實現「瞬間」移動的技術。目前量子通信最具應用前景的就是量子密鑰分配(QKD)技術了。QKD已經實現百公里通信、城域、城際的通信。現在的目標是發射量子衛星,實現全球量子通信。


磚頭也不能傳遞信息,但一百公里之外有沒有磚頭,是可以測得的。


建議搜一下「幽靈成像」就什麼都不多說了。人類直接用電的時代要進入用光能的時代了。


關於量子隱形傳態 (Quantum Teleportation) 的概念已經有人說的很清楚了。利用wiki里的介紹:

Quantum teleportation is a process by which quantum information (e.g. the exact state of an atom or photon) can be transmitted (exactly, in principle) from one location to another, with the help of classical communication and previously shared quantum entanglement between the sending and receiving location.

裡面的關鍵點有:

1. 量子隱形傳態傳遞的是信息。

2. 量子隱形傳態利用了預先製備並分配到兩個地點的一對糾纏態。

3. 量子隱形傳態同時需要利用經典通信。

當然這裡的糾纏態和經典信道都是用來通信的,我們傳輸的是另一個目標量子態,或者量子比特。

至於題主所說新聞里所描述的:

事實上,量子隱形傳輸在一些科幻片中已經出現,能夠從宇宙中一個點移動瞬間移動到另一個點。

可以引用wiki里的一段話

Although the name is inspired by the teleportation commonly used in fiction, there is no relationship outside the name, because quantum teleportation concerns only the transfer of information. Quantum teleportation is not a form of transportation, but of communication; it provides a way of transporting a qubit from one location to another, without having to move a physical particle along with it.

簡而言之就是量子隱形傳態里的Teleportation和科幻小說里一般所指的Teleportation並不是一個意思。量子隱形傳態指的就是傳遞信息,就是通信。量子隱形傳態就是,如果Alice想把A地的一個量子比特 (qubit) 發給B地Bob,Alice並不需要把攜帶這個qubit的粒子寄給Bob,利用量子隱形傳態就可以。就像我要把硬碟里的一個文件發給你,並不用把我的硬碟寄給你,只要通過遠程文件傳輸就可以。


狀態也是信息啊`量子態隱形傳輸傳的不就是態么`


物理系小白來一發。量子糾纏和量子通信不是一回事,就好比電線導電和有線電話,去百度上就能找到有關量子通信的資料,好像國內就有個流弊的研究小組搞得風生水起,突破了20公里還是怎麼來著。



推薦閱讀:

根據相對論,一個加速度行駛的物體打開燈,光線傳播的速度是否就超越光速了?
你為什麼選擇物理專業?
《星球大戰》戰機在宇宙中作戰的聲音是真實存在還是科幻作品的設定?
什麼是量子計算機操作系統,國外還有哪些量子操作系統資源?
如使一架飛機在空中保持與太陽周日視運動方位相對靜止12小時,請問它12小時後是否降落在起飛點的對躓點?

TAG:物理學 | 量子 | 科學 | 量子通訊 |