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中國科學家實現直接的反事實量子通訊

來自中科大和清華大學的研究者利用該技術成功的傳輸了一張黑白的中國結圖片,傳輸過程中沒有任何粒子的交換。研究論文發表在美國國家科學院院刊(PNAS)上。

中國科學家實現直接的反事實量子通訊


如果這對於你來說不能一下接受,別擔心,畢竟這是量子力學,就是這麼的複雜。但是一旦你把它分解開來,這種反事實量子通信也不像你想像的那麼難懂。


首先,我們來討論一下它與常規的量子通信,即量子隱形傳態的區別。因為量子隱形傳態不也是不使用粒子實現信息的傳遞嘛?其實並不完全是這樣。


常規的量子隱形傳態是基於糾纏理論的,在這個理論中,兩個粒子是密不可分的,以至於對其中一個的操作將影響另外一個,不管它們相隔多遠,這也是愛因斯坦所說的「幽靈般的超距離作用」


科學家們已經用這一原理實現了遠距離的通訊,目前已實現超400公里的通訊距離,這個保持者就是中科大潘建偉院士團隊。

而本文中所說的這種直接反事實量子通信則是依賴於一種被稱為量子Zeno的效應,與量子隱形傳態的原理是不同的。


量子Zeno效應描述的是在連續測量下量子態得以保持的現象。眾所周知,在量子世界中,當你檢測或測量一個系統狀態的時候,系統的狀態會發生塌縮。


當一個不穩定的量子系統被反覆的測量時,其狀態會被凍結為一個定態,而不會隨時間向其他的態演化。打一個不恰當的比喻,如同俗話所說的,心急水不開,一直盯著一個水壺(檢測),那麼水反而不會開(狀態不變)。


量子Zeno效應就是實現反事實量子通信的基礎。反事實量子通信的定義是通信雙方之間不需要任何量子或經典的粒子傳輸即可實現量子態的傳遞。


在實現的過程中,通信雙方之間往往建立一條量子信道來判斷是否實現了反事實量子通信,粒子經過此信道傳輸的幾率一直保持非常低。一旦這個信道有粒子經過,那麼就丟棄這個結果,然後重新發送或建立一個新的系統。

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