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一個廣為流傳的錯誤理解
很多人對量子通信的理解來源於神秘的量子糾纏,量子糾纏可以可以讓兩個處於糾纏態的粒子超越時空超越光速的感應在一起,於是很多人就理所當然的認為基於量子糾纏的量子通信是可以超光速超空間的。
錯錯錯,大錯特錯!!!
什麼是量子糾纏?
通俗的解釋就是處於糾纏狀態下的兩個粒子(自然狀態下就有這樣的粒子,也可以人工去製造)無論相隔多遠,都能鬼魅般的感應到另外一個粒子的存在。就是說處於糾纏態的兩個粒子之間的狀態是有一定關係的,只要知道其中一個的狀態,另一個就能推算出來。但是,這種糾纏態一旦有一個粒子被測量了,一個粒子因為測量狀態確定之後,這種糾纏態就解除了,然後這兩個粒子之間就不能再心電感應了。
為什麼基於量子糾纏的量子通信無法超光速?
下面是重點了:處於糾纏態的兩個粒子雖然能實時感應到對方,但是他們也就只能感應到對方而已,並不能傳遞信息。大家先想想什麼叫傳遞信息?我在這邊發一個1010,你在那邊如果也能收到1010,那這個信息是傳遞過去了,但是量子糾纏有什麼問題?微觀粒子的狀態是不確定的,你在觀測之前你壓根不知道這個粒子是什麼狀態,我僅僅只能知道我如果觀測到這個粒子是自旋向左(打個比方,比如自旋為左代表1,右代表0),那麼我就可能可以推測出另一個是右,但知道又有什麼用呢?
通信是要傳遞信息,我需要你把確定的左右左右的順序傳過來,而不是你發現它是左還是右。如果量子糾纏是這樣的:我這個粒子能感應到你的狀態,並且你的狀態改變了之後我的也能跟著改變,這樣才算傳遞了信息。可是量子糾纏並不是,你在觀測到其中一個粒子狀態的時候,他們之間的糾纏狀態就解除了,更別提什麼改變狀態讓我改變了。科學家們基於量子糾纏做的量子通信主要是看中了這里面的絕對安全性,這個過程還需要傳統通信方式加以輔助(通信方必須通過傳統的通信方式將他們測量的一些信息告訴接受方,接受方才能根據量子理論對信息進行還原),所以,他們整體是無法超光速傳遞信息的。
量子通信是個不準確的名字
很多人會理所當然的那樣想,很多是被這個名字誤導了的。量子通信,通信通信嘛,那肯定就是利用量子原理傳遞信息了,但是不對,現在所謂的的量子通信,其實都是用來做量子加密保密的。量子通信雖然無法超光速通信,但是它可以讓通信在原理上做到絕密,這一點對於國家安全非常重要。
傳統的通信無論怎麼樣都避免不了被人竊聽,被竊聽不是最關鍵的,最關鍵的是別人竊聽了你還不知道。但是量子有奇怪的特性啊,有任何人對他進行了觀測,它的狀態就會改變,所以一有人監聽我就立馬能知道。
使用量子糾纏原理做到通信絕密的是E91協議,其實還有一種非常常用的叫BB84協議,它是利用單個光子的偏振做到通信,利用單個光子的不可復制性保證其安全。
總結
所以,量子通信其實是量子加密,他們在通信的過程中還是需要建光纜光纖這些東西,真正的信息依然是通過傳統的方式傳遞出去的,而這是不可能超光速的。
所以,別在幻想什麼通過量子瞬間移動瞬間超星系通話了,這是不可能的。