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丘岳 :讨论量子纠缠
送交者: 丘岳 2017年01月09日09:34:19 于 [教育学术] 发送悄悄话

讨论量子纠缠

 

随着量子通讯实验卫星的升空,人们日常的话题由刚刚发现的引力波转向量子态通讯上面。因此,曾被爱因斯坦否定的量子力学理论成为了目前物理学界的研究焦点。现在,量子物理学界所专注的就是量子纠缠的研究。根据我的理解,量子的概率统计是量子力学理论的基础,量子力学用于量子纠缠的研究。研究的结果表明,当年爱因斯坦对量子力学理论的态度是错误的。

 量子纠缠就是指两个粒子,无论它们彼此相距有多远,若其中的一个粒子状态发生变化,另一个粒子状态也随之变化,如同是拴在一条绳上的两个蚂蚱。比如,两个粒子的状态只有两种可能,分别标记为A态和B态,而且两个粒子不同时具有同一状态,如果测得其中的一个粒子为A 态,那么就可以推断出另一个粒子一定是B态。如果该粒子由A态变成B态,那么另一个粒子便由B态变成A态。

 量子纠缠现象是在两个相距1.28公里的粒子之间得到实验证实的。理论上讲,量子纠缠的效应可以发生在:近可在咫尺;远可在目前相距130亿光年的宇宙的两端。爱因斯坦认为宇宙中最高速度是光速,但是,通过实验初步估计,量子纠缠的效应传递的速度至少是光速的一万倍,或许会更多。两个相距一千光年距离的粒子相互纠缠的反应的时间可能只有几毫秒。

 通过量子纠缠进行量子通讯需要三部分组成:量子状态发生器(即,信息发送端)、量子通道和量子测量端(即,接收端)。刚刚由中国发射的量子通讯实验卫星所用的量子通道是激光。举个例子,如果将上述的量子A态和B态分别用01表述,在测量端测得01100101,那么我们就会知道发送端发送的信息是10011010,这可以是一组数字通讯代码,进入计算机系统后,这组代码作为计算机的机器语言对计算机硬件进行操作,比如,将C寄存器和D寄存器里的数据进行“或”逻辑运算,运算的结果经系统判断是发给某一导弹发射器,并点火攻击目标,从而完成量子通讯,并伴有通讯的结果。由于量子通讯是在两个纠缠粒子对之间进行,通过激光传递纠缠信息,如果有窃听信息者,会被立即发现,所以信息保密性好。

 不仅用激光进行量子信息传递,现在有关的研究正在探索利用半导体进行量子信息传递,一旦成功,利用半导体进行量子信息传递将成为量子计算机的核心基础。一台长、宽、高仅为1CM的量子计算机的运算速度是目前最快计算机的几十亿倍,或更高,其存储量将覆盖目前世界上所有计算机的存储量的总和。

 有人认为,人脑里的信息传递可能就是通过量子信息传递来完成的,人脑就是一台量子计算机。我同意这样的看法。不仅在人脑中有量子信息的传递,在生命体内,使生命能够继续的生物信号传递也是最终通过量子的耦合来完成的。几年前,我给大家发过我的一篇文章,文章里提到生物大分子之间是通过量子耦合来进行生物信号传递的。这个量子耦合就涵盖了量子纠缠现象。量子纠缠不仅发生在两个粒子之间,还会出现在三个或更多的粒子之间,一个生物大分子的量子群和另一个生物大分子的量子群发生量子纠缠也就成为必然了。


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