80老翁谈人生(75):火星人谈量子通信的原理

    xiaoxiao2026-08-17  13

    80老翁谈人生(75):火星人谈量子通信的原理

        2015613日,老翁写了一篇短文“量子计算与通讯的基本原理(量子纠缠)”如下:   

    193554日,爱因斯坦在《纽约时代》发表署名文章,严厉批评量子力学“超距感应”(即”量子纠结“,Entanglement),他说:超距感应是“spooky action at a distance",意思是:超距感应是”魔鬼超距作用”。爱因斯坦认为,使用波函数描述物理真实是“not complete”(是不完备的)。

    什么是“超距感应”?我们设想:有两个人在异地玩扑克牌,他们之间没有任何联系。如果一人拿出黑桃A,远在异地的另一个人能够瞬间“感知”这张黑桃A的出现,那么,这就是“超距感应”现象。

    在量子力学中,有一条物理规律:如果两个粒子处于“相互关联状态”(薛定谔称其为“量子纠缠”),那么,测定一个粒子的状态就能够瞬间知道另一个粒子的状态,不论两个粒子相距多远。这种“粒子超距感应”现象是爱因斯坦首先发现的,他认为:粒子的“超距感应”现象(相互纠缠)违背了物理规律。

    实际上,爱因斯坦所批评的”粒子纠缠“现象(粒子超距感应)不是量子力学错了。1967年,美国物理学家JohnClauser(1942-)用实验证明了这种”粒子超距感应“现象的真实性。由此,国际物理学界最终接受了”粒子超距感应“效应,并且将这一基本原理应用到量子计算与通讯技术领域,成为当今世界最热门的研究方向之一。

    虽然”量子纠缠“效应是爱因斯坦的发现,但是,他反对错了。我深信,“量子纠缠”效应必将影响到我们人类生活的方方面面,特别是在量子计算与通讯技术方面的实际应用,值得期待。中国科大郭光灿院士带领的团队在”量子纠缠‘方面取得不少成果。过去,科技腐败耽误了我们不少时间。呜呼!

    袁萌 2015613

    2016年春节前夕,老翁又发表一篇短文“量子通信的奥秘”。现转载如下:

    假定在北京与上海两地进行量子通信,其最大亮点就是在实现通信的过程中通信密码不需要在通信线路上进行实际传输,仿佛在瞬间即可完成通信密码的心灵感应(超距感应),实现两地传信息传输,任何人也不可能将通信密码半途截获,但是,通信线路可能遭到人为破坏。

    假定在北京与上海两地分别有两个量子AB,两者处于纠缠状态。这只是一种思想实验,其中的细节,我们暂不深究。假定一方的工作人员测定A的运动状态,从中提取A信息,知道了A的数值。此时,AB之间的纠缠态就被破坏了,不复存在。但是,根据纠缠态的定义,尽管此时量子B仍然处在运动之中,另一方工作人员不知道量子B里面发生了什么事情,对B暂时一无所知

    奇妙的是,得知A信息的一方却知道B关联信息,知道的要比B方人员早一些。在这种情况下,A方人员把有用信息打包传送给B方(加密)。此时,B方人员心领神会,测量量子B的状态,将其中的数值当成密钥。打来开A寄来的加密信息包即可,密码不会被第三方截获,因为,密钥根本没有经由外界线路传输(这就是量子通信的绝妙之处!),完全是心灵感应取得的,绝对安全。

    由此可见,实现量子通信首要关键问题是如何制备量子态的纠缠!这是一项绝活儿!我与小娜是纠缠态,两者彼此心心相印,知己知彼也。

    说明:2016816日,我国发射量子通信卫星成功。特此祝贺!

    袁萌  817

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