“反?！钡氖澜?/h1>

2016-11-19 08:41:24大可

兒童時(shí)代訂閱 2016年4期 收藏

關(guān)鍵詞：量子態(tài)魔術(shù)師光子

大可

魔術(shù)師有一個(gè)節(jié)目，叫“心電感應(yīng)”：助手背轉(zhuǎn)身，魔術(shù)師抽一張撲克牌，或者隨便讓哪個(gè)觀眾隨手拿一樣?xùn)|西給他，助手都會(huì)準(zhǔn)確無(wú)誤地說(shuō)出是什么牌、什么東西。魔術(shù)師宣稱(chēng)：他倆有心電感應(yīng)！

觀眾熱烈鼓掌，不過(guò)都不相信什么心電感應(yīng)，心悅誠(chéng)服的是魔術(shù)師高超的技巧。

量子世界有“心電感應(yīng)”！不過(guò)那叫“量子糾纏”。

趣時(shí)空穿越

量子？是什么東西？

哦，它不是東西，是“東西”的最小單位。

米、千克等等都是“單位”。1米可以分割成10分米、100厘米、1000毫米……1毫米還可以分割成2個(gè)0，5毫米，等等。千克也同樣可以分割。

量子卻不可以分割，它是能量的最小單位。比如光，就有光的量子，也叫“光子”。有一個(gè)光子、兩個(gè)光子等等，但沒(méi)有半個(gè)光子，l/4的光子。對(duì)于原子、電子等等其他粒子也是這樣。

我們通過(guò)基站交換機(jī)等載體傳輸短信；

我們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等載體傳輸電子郵件、微信。

量子也可以傳輸，可以傳輸一個(gè)量子、兩個(gè)量子、一切“整數(shù)”的量子，但不能傳輸1，5個(gè)量子。

量子傳輸也是通信，但傳輸?shù)牟皇鞘裁炊绦?、微信，而是量子信息?/p>

下面是一條“舊聞”：

存放機(jī)密文件的保險(xiǎn)箱被放入一個(gè)特殊裝置后突然消失，同一瞬間出現(xiàn)在相距遙遠(yuǎn)的另一個(gè)裝置中被安全取出。這是電影中的“超時(shí)空穿越”，現(xiàn)實(shí)中能不能實(shí)現(xiàn)呢？

中國(guó)科學(xué)家用“量子態(tài)隱形傳輸技術(shù)”將科幻變成現(xiàn)實(shí)：

一個(gè)量子態(tài)在北京長(zhǎng)城腳下消失，沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何載體，瞬間出現(xiàn)在了16公里以外的張家口市懷來(lái)縣。

中國(guó)科學(xué)家還讓量子態(tài)“穿越”青海湖，距離是上面的6倍多！

看了關(guān)于量子的介紹，對(duì)“量子態(tài)隱形傳輸技術(shù)”理解起來(lái)就容易了吧？首先，它運(yùn)用的是量子態(tài)，也就是量子系統(tǒng)的狀態(tài)，不管這個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)什么樣，我們知道它不是交換機(jī)，不是互聯(lián)網(wǎng)……其次，是隱形傳輸?shù)呐?！多神秘?。?/p>

究竟是如何實(shí)現(xiàn)“超時(shí)空穿越”的？不得不說(shuō)說(shuō)“量子糾纏”。

科學(xué)家這么解釋?zhuān)?/p>

量子糾纏，是指在由兩個(gè)或兩個(gè)以上粒子組成的系統(tǒng)中，粒子相互影響的現(xiàn)象。

一旦兩個(gè)粒子之間發(fā)生糾纏，無(wú)論兩個(gè)粒子距離多么遙遠(yuǎn)，其中一個(gè)粒子狀態(tài)的改變總會(huì)引起另一個(gè)粒子的變化，而這之間并沒(méi)有任何載體，仿佛有“心電感應(yīng)”那般。

量子態(tài)隱形傳輸利用的就是量子的這種特性。首先把一對(duì)攜帶著信息的糾纏的光子進(jìn)行拆分，將其中一個(gè)光子發(fā)送到特定位置，這時(shí)，兩地之間只需要知道其中一個(gè)光子的即時(shí)狀態(tài)，就能準(zhǔn)確推測(cè)另外一個(gè)光子的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)“超時(shí)空穿越”的通信。

反常

你看懂量子了？

可是量子世界的很多事，科學(xué)家至今還在摸索！

它與我們知道的世界太不一樣了，連愛(ài)因斯坦這樣偉大的科學(xué)家，也不能接受它的某些“反?！?！

比如，在我們知道的世界里，測(cè)量一個(gè)長(zhǎng)方形的面積，只需測(cè)出這個(gè)長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬，將長(zhǎng)和寬相乘即可，長(zhǎng)×寬=寬×長(zhǎng)，而積不變。

可是到了微小的量子世界，不再僅僅是簡(jiǎn)單地測(cè)量長(zhǎng)和寬了，而是測(cè)量這些物質(zhì)形成的動(dòng)量和位置，而一個(gè)小小的觀測(cè)動(dòng)作，如光子的“投射”，都會(huì)影響到動(dòng)量和位置，因此得出的長(zhǎng)和寬是變化的，長(zhǎng)×寬≠寬×長(zhǎng)，而積是不一樣的。

奇妙的事情還多著呢。又比如，有一只“薛定諤的貓”，這只貓是活的同時(shí)又是死的，是活是死全憑觀測(cè)、測(cè)量，否則它將永遠(yuǎn)處于半死不活的疊加態(tài)！這是由奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤提出的理論。

很怪異，是嗎？

別管這只“貓”是什么“態(tài)”，我國(guó)的潘建偉等科學(xué)家，就在國(guó)際上首次成功制備了八光子薛定諤貓態(tài)！

對(duì)量子世界我們只說(shuō)了一點(diǎn)點(diǎn)，說(shuō)得很簡(jiǎn)單，為了好懂，有的可能會(huì)說(shuō)得不太“準(zhǔn)確”。如果你感興趣，可以自己再去深入“研究”一下。

但是，你明白了一小點(diǎn)沒(méi)有？量子世界屬于“微觀世界”，我們的世界屬于“宏觀世界”，兩個(gè)不同的世界，“反?！薄ⅰ罢！钡囊?guī)則是不一樣的！

好用

可是，“反?！钡牧孔?，在我們世界又十分好用，說(shuō)起來(lái)，我們的世界也是量子組成的呀！

除了可以讓信息傳輸變得更安全外，還有很多新科技、新發(fā)明就源于這個(gè)古怪世界提供的理論。比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、能源技術(shù)、信息技術(shù)，比如半導(dǎo)體、電子顯微鏡、集成電路、核能、激光、分子生物……都能看到它們的身影。

哦？這些名詞太枯燥？那么來(lái)點(diǎn)“活生生”的吧。

中國(guó)量子保密通信“京滬干線”工程不久將交付使用。這是什么工程？哦，是連接北京、上海的量子通信網(wǎng)絡(luò)，能保證通信安全，不被竊聽(tīng)，難以破解！

我國(guó)科學(xué)家屢屢刷新量子領(lǐng)域的世界紀(jì)錄，中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉教授說(shuō)：在量子信息技術(shù)方面，我國(guó)現(xiàn)在處于領(lǐng)跑的位置。中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)郭光燦院士說(shuō)：中國(guó)量子通信的實(shí)際應(yīng)用走在了國(guó)際前沿。

潘教授他們?yōu)榱孔佑?jì)算機(jī)的誕生也做出了巨大貢獻(xiàn)，他們的目標(biāo)是，構(gòu)建新一代的量子計(jì)算機(jī)，速度比當(dāng)前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快百億億倍。

看出量子計(jì)算機(jī)跟一般計(jì)算機(jī)的不同了吧。因?yàn)檫\(yùn)用了“量子糾纏”等技術(shù)，它的速度驚人！

速度可有用啦！

據(jù)說(shuō)，美國(guó)投入巨資研發(fā)量子計(jì)算機(jī)，想攻破世界各地銀行、軍隊(duì)等等所設(shè)定的最安全的密碼。

誰(shuí)也不想自己的密碼被破解。如果你的銀行卡密碼被破解，存款可能會(huì)消失得無(wú)影無(wú)蹤；如果你的密件密碼被破解，別人便會(huì)對(duì)你了如指掌，太不安全了！

如果密碼是4位數(shù)，那么組成這個(gè)密碼的可能種數(shù)有l(wèi)萬(wàn)種，6位數(shù)的話有100萬(wàn)種……所以，數(shù)字越大，越難被破解。

有一種加密方法就是利用“大數(shù)不可分解性”，當(dāng)大數(shù)被成功分解時(shí)才會(huì)泄密，而要分解一個(gè)很大很大的數(shù)，是很難的，而且，大數(shù)每增加一位數(shù)，增加的破解難度不是幾倍、十幾倍可言……

速度就顯示威力了。

比如，用現(xiàn)在全世界的計(jì)算機(jī)一起分解一個(gè)要幾百萬(wàn)年才能成功的數(shù)字，量子計(jì)算機(jī)只要幾分鐘！

哎呀，那密碼不是太不安全了嗎？

但是，你想啊，如果運(yùn)用量子世界規(guī)則來(lái)加密呢？在量子世界，竊取密碼的人在“偷看”時(shí)都會(huì)“撞擊”到它而使它發(fā)生更動(dòng)，就會(huì)被密碼主人察覺(jué)。這樣的密碼還能破解嗎！

在量子這個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，我國(guó)不僅僅有潘教授、郭院士，還有好多科學(xué)家在世界上也鼎鼎大名，你去搜搜看吧！

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