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天恒科普 |量子力学----量子力学挑战物理学的极限,双向信号是可能的!
发表时间:2019-02-28

量子物理学又一次击败了经典物理学。

科学家们发现,单个量子粒子可以发出双向信号--这在经典物理学中是不可能的。这就意味着粒子可以向自身发送信息,这要归功于被称为“叠加”的这种奇怪不确定状态。

叠加是说一个粒子可以同时占据两个位置,这就是双向通讯的方式。

一个光子,或者说光粒子,可以用来同时向两个人传递信息,而通常情况下,只有一个信号能到达一个人。

根据这项新研究的研究人员表示,不仅如此,量子通信不仅比我们现在的系统更安全,而且速度也可能更快。

“如果我们想要在不同地点之间传递信息,那么似乎很明显,无论存储和传输这些信息的物体都必须出现在所有这些位置。”奥地利维也纳大学的弗拉维奥·德尔·桑托(Flavio Del Santo)说。

然而,如果我们将物理载体置于这些位置的量子叠加中,它就有惊人的能力同时从不同的位置收集、存储和传送信息。

“换句话说,”研究人员说,“这就像能够同时拜访和传递一条信息给你的两个朋友,而不是访问一个朋友,然后再访问另一个朋友。”

德尔·桑托和他的同事,奥地利科学院的波里沃耶·达基发表了一篇基于他们的理论计算的论文,并随后进行了一项实验,展示了这一想法。

然而,要理解它是如何工作的,就需要稍微深入到量子力学的复杂世界中去。

Daki解释说:“考虑最简单的场景,Alice和Bob这两个人想交换简单的信息,即0或1。”

“他们同时对各自的消息进行编码,直接进入量子粒子的叠加状态。一旦信息被编码,合作伙伴就会将量子粒子的各个部分互相传送。”

我们需要的是一种智能的设备和机制,它可以根据粒子的内容来路由粒子的各个部分。

“例如,如果粒子最终与Alice在一起,她就会知道鲍勃的消息正好相反,反之亦然,”达基说。

因此,Alice和Bob在一个经典的物理系统中,在传递信息的同时,还发送和接收了一条信息。

为了获得一些实验证据证明他们的想法,德尔桑托和达基建立了一个单光子的叠加状态,在Alice和Bob两个站之间有镜子和其他光学装置。

在每个站用0或1对光子进行编码后,它就被发送到另一个站--当光子在此过程中与自己相互作用时,它要么放大要么减弱它的信号,它决定哪个站接收到了光子。

这是量子力学改变我们对周围宇宙的看法的另一个例子。


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