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量子通讯在中国发展得红红火火,特别有一位叫潘建伟的科学家,带领其团队取得了一个又一个突破,走在了世界的前列。有人欢呼,也有人反对和冷嘲热讽。
那些反对的人主要是说,量子通讯就是扯淡,是玩概念,根本不可能实现。其中怀疑最大的就是单光子发射和接收,认为光子是世界上最小的东西,到底多小至今无人知道,人类怎么可能能够捉住一个光子发射出去呢?
但事实是,量子通讯还真的就是依靠一个个单光子传输,这样才能够获得无法破解的保密性。但这个单光子并非某些人凭生活常识想象的那样,像捉豆子那样一个个捉到,再把它通过某种弹弓类装置发射出去。
量子通讯的三大核心技术为:单光子源技术、量子编码和传输技术、光子检测技术。这其中最重要的就是“捉住”单光子,并把它传输出去。这是如何实现的呢?我们来分享一下。
先说说什么是光子
光子是光量子的简称,是传递电磁相互作用的媒介子,是一种基本粒子,具有规范玻色子性质。光量子的概念是爱因斯坦于1905年首先提出,1926年由美国物理化学家吉尔伯特·路易斯正式命名。
1901年,德国物理学家普朗克发现物质发出能量和吸收能量具有不连续性特征,提出能量是一份一份发出的能量子假设,并计算出了最小能量的常量,被称为普朗克常量,这是量子力学的开山之作。
爱因斯坦从普朗克量子理论中得到启发,1905年发表了《关于光的产生和转化的一个试探性观点》的论文,认为光和原子电子一样也具有粒子性,提出“光量子”理论,完美地解释了光电效应,创立了光电效应定律,由此获得1921年诺贝尔物理学奖。
光子具有所有基本粒子共有的特性,即波粒二象性,以波的形式传播,且是一份一份非连续发出。光子一出生就以每秒约30万千米真空速度运动,永远不会停下来,因此没有静质量,但有动量。每个光子能量为:E=hv=hc/λ,即能量E等于普朗克常数乘以频率。
普朗克常数约等于6.626*10^-34J/s(焦耳/秒);每个光子的动量为:p=E/c=h/λ。这几个公式里的λ表示波长,c表示光速,v表示频率,E表示能量,p表示动量。
由此可以看出,各种光子的能量是不同的,波长越短频率越高的光子能量就更强,反之则更弱。光子是宇宙中数量最多的存在,无论是白天还是黑夜,在我们周围都充满了光子,随便手一拍,就有无数的光子打在我们的手心手背上。
我们人类感受这个世界完全是依靠电磁波,也就是所谓的电磁相互作用力,而光子就是电磁波的传递媒介,因此电磁波也可以说是光波的总称。电磁波波长从长到短分别被人们划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
这些“光波”人类肉眼只能看到可见光部分,其余波段和频率的“光波”只能用仪器侦测。电磁波的波长从数公里到10^-30米(亿亿亿分之一米以下)不等,无线电波(包括长波、中波、短波、微波)最长,频率最低,能量最弱;伽马射线波长最短,频率最高,能量最强。
电磁波波速为光速,因此波长与频率的关系遵循公式:λ=c/v或v=c/λ。
如何“捉住”一个光子
光子极小,而且极多,一支10瓦的灯泡,发出的能量约10J/s,如果这10J的能量发出的都是可见光波段的话,其波长就约在380~760nm之间,我们去一个平均值为570nm,根据前面的公式,就可以计算出每个光子能量约为3.5*10^-19J,1个10J的灯泡每秒钟发出的光子数就有约2.86*10^19个,就是28.6亿亿个光子。
光本身就携带能量,因此用光通讯早就是常用的方法了。但所谓量子通讯,与常规通讯的最大区别就是安全,是采用单光子传输,理想的单光子源就是每个脉冲中仅含1个光子。
前面说了,随便一束光都有无数光子,科学家们如何从这么多的光子中,把光子分成1个个分发出去呢?这就需要制造单光子源的机器。现代科技要制造出单光子源并不难,难的是高质量高效率的单光子源。
理论上,只要通过不断将一个既定能量的光脉冲不断衰减,就能得到所谓的单光子源。如脉动激光器,每个脉冲能量都是一定的,我们知道了既定波段或频率的光子能量,就能够计算出每个脉冲发出的光子数量,通过采用衰减片,将光束衰减足够的倍数,就能够达到每个脉冲所需发出的光子数了。
如某个脉冲激光发射器,原来每个脉冲发出100万个光子,把这束光衰减1000万倍,这样每个脉冲平均发射的光子就只有0.1个了,也就是10个脉冲里可能有1个脉冲会有1个光子,其他9个脉冲没有光子,这样这个脉冲激光器就成为单光子源了。
这种方法理论上还可以再稀释光子倍数,如稀释1亿倍甚至10亿倍,这样,就可能在100个甚至1000个脉冲里出现1次2个光子现象,这样似乎单光子获得率大大提升了。
目前,实验室的单光子源绝大多数是采用这种方法。但这种单光子源光子数服从泊松分布,严格来讲很难实现高效率单光子脉冲。因为这个随机过程并不会以人的意志为转移,有时候会出现1个脉冲包含2个光子的情况,这样就降低了量子通讯的可控性和安全性。
衰减倍数越大,得到单光子的概率会提高,但没有光子的空脉冲就越多,效率就大大降低了。因此,这种傻瓜式的精度提升,与效率背道而驰。
所以,一个完美的单光子源,需要同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率,这是四个几乎相互矛盾的严苛条件,解决这个矛盾,这才是技术难点。
由此,科学家们又研究出许多获得单光子源的方法,其中量子点单光子源是目前比较先进的方法。这种方法可以让量子点稳定地发出单个光子流,与其他单光子源相比,量子点单光子源具有较高的振子强度,较窄的谱线宽度,且不会发生光退色。
这种单光子源技术,美国斯坦福大学在2001年就研发出来了,大大降低了第二个光子产生的可能性;2002年东芝和剑桥大学合作,采用量子点结构的LED实现了电注入单光子发射;我国中科院半导体研究所在2007年成功实现了量子点单光子发射。
现在,我国在量子点单光子发射方面已经走在世界前列,以潘建伟院士为首的中科大团队首创了点脉冲共振激发技术,从根本上消除了量子点激子相干效应。采用这项技术,相比之前万分之一激发功率,就可确定地产生纯度为99.5%的高品质单光子,是国际公认制备高品质单光子的利器。
作为一般科普,这里就不过多罗列其中复杂的专业术语了,有兴趣的朋友可以百度搜阅有关资料。
除了制备单光子,量子通讯还有很多复杂技术
这些技术包括单光子的编码和传输问题、光子检测和接收问题等等。
如单光子编码,就涉及到用偏振还是相位,就是采用偏振片还是半波片、各种干涉仪,如何处理编码过程带来的损耗等等。
远程传输是采用光纤,还是隔空无线传递,能够传递多远,通过什么方法中继,信号如何保持或放大,采取什么样的方式实现量子密钥分发、量子隐形传态,如何解决传输过程中的安全与信号衰减问题。
而在接收终端,就必须有一台精确高效的单光子探测接收装置,也就是说接收到1个光子就能够敏感响应。这一点似乎并不是很难做到,因为人的眼睛只要有10个光子就能够感光,而青蛙的眼睛据说就能够看到单个光子。比较难的是,这个探测器要能够响应合适的波长范围,而且要高效反应,在高噪声环境实现高效通讯。
这些,中国已经取得突破。如科技大学郭光灿院士领导的团队与奥地利马库斯·休伯教授合作,成功实现了在高噪声环境下的高维量子通讯;以潘建伟为首的科学团队,构建了全球首个星地量子通信网,实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发。
而意大利帕多瓦大学的研究人员,则在2019年就实现了超过20000公里的超远距离单光子交换传输,创造了新的世界纪录,这也证实了微型量子通讯在全球范围内实施的可能性。
从上述介绍可以看出,量子通讯早就已经从实验室推向了社会运用,如果还硬要说量子通讯是假的,就是选择性失明,睁开眼睛说瞎话了。
这里多说一句,量子通讯是基于美国科学家1984年制定的BB84协议和之后改进的BBM92,以及2012形成的MDI-QKD协议,是国际上通用的量子密钥分发协议。其主要目的是利用量子力学的不确定性原理和量子不可克隆性,以光子的偏振态作为信息载体来传递密钥,增加安全通讯的距离。
因此量子通讯与量子纠缠的超距超光速传输的诡异效应没有半分钱关系,如果有人刻意从这方面宣传诱导,将量子通讯神秘化,就有伪科学之嫌了。对此你怎么看?欢迎讨论,感谢阅读。
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- 再也不做稀饭了
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不是骗局,但也不是通信技术,加密技术,其实也不算。通信技术还是之前的数字通讯。
准确的来说,量子通讯是一个让你知道你的信息有没有被泄露的技术。
比如打仗,你发信给你的将军,让他晚上夜袭敌人,但是这个事情被敌人知道了,他就做好了陷阱等你去,而你只会一头撞入陷阱。而有了量子技术,这个事被敌人知道的同时,你就知道敌人知道这个事情了。那你就会换一种方式,换一种战术从新打仗。
- 康康map
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不是骗局,胜似骗局。所谓pan教授搞的量子通信技术,就是一个彻头彻尾的加密系统,电子系统依然完全可以胜任加密通信。请不要用通信二字,加密技术与通信没有任何关系!真正顽强的加密技术是思路。
如果真正利用量子纠缠效应来传送语音、视频,那才叫通信技术!量子加密技术在量子计算面前,显得非常脆弱。我不知道这些搞科研的专家,能不能踏踏实实搞研究?刚刚搞出来这么点东西,就和什么银行、电网合作搞产业,你们的这种功利心,是不能研究出真正的技术的。
- 北有云溪
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就是个标题党,你看上去是量子通信实际上并不是,就是个加密技术。那是不是骗局呢?不算,人家只是标题党,而且满足了某些层面好大喜功的宣传需要。
- 陶小凡
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* 回复内容中包含的链接未经审核,可能存在风险,暂不予完整展示!不是为骗局,而是一个很了不起的突破。量子通信是利用量子的各种特性来实现安全保密的通信,有利用量子纠缠这个路线,也有利用量子特性获得量子密钥,使用量子密钥与传统的成熟的通信方式结合来实现保密通信。量子密钥是可行的,了解更多量子通信的知识可参考:https://blog.c**.net/zhbgreat/article/details/80225193 文章里介绍的很清楚。
量子隐形传输的原理
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量子隐形传送 量子隐形传送与量子远程通信密切相关。“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元(如:原子),制造出原物完美的复制品。遗憾的是,量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息,这个复制品不可能是完美的。因此长期以来,隐形传物只不过是种幻想而已。 1993年美国物理学家贝尼特等人提出了量子隐形传送的方案:将某个粒子的未知量子态(即未知量子比特)传送到另一个地方,把另一个粒子制备到这个量子态上,而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。接收者在获得这两种信息之后,就可制造出原物量子态的完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子(甚至可以是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上。原物的量子态在此过程中已遭破坏。 1997年年底奥地利的一个研究小组首先在实验上演示成功了量子隐形传送,论文发表在《自然》上,引起国际学术界的极大兴趣。此后,有若干研究小组也相继在实验上实现了量子隐形传送。 量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于现在经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。2023-08-13 16:56:491
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量子隐形态传输 实验是怎么设计的
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什么叫量子态隐形传输技术
存放着机密文件的保险箱被放入一个特殊装置之后,可以突然消失,并且同一瞬间出现在相距遥远的另一个特定装置中,被人方便地取出。记者从中国科学技术大学获悉,日前,由中国科大和清华大学组成的联合小组在量子态隐形传输技术上取得的新突破,可能使这种以往只能出现在科幻电影中的“超时空穿越”神奇场景变为现实。 据联合小组研究成员彭承志教授介绍,作为未来量子通信网络的核心要素,量子态隐形传输是一种全新的通信方式,它传输的不再是经典信息,而是量子态携带的量子信息。 “在经典状态下,一个个独立的光子各自携带信息,通过发送和接收装置进行信息传递。但是在量子状态下,两个纠缠的光子互为一组,互相关联,并且可以在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。量子态隐形传输利用的就是量子的这种特性,我们首先把一对携带着信息的纠缠的光子进行拆分,将其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只需要知道其中一个光子的即时状态,就能准确推测另外一个光子的状态,从而实现类似"超时空穿越"的通信方式。”彭承志说。 据介绍,量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。 2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层进入外层空间,其损耗更是接近于零,这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。 据悉,该小组早在2005年就在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始,中国科大——清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。2023-08-13 16:57:181
量子雷达的基础原理是什么?
旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。 现代量子理论以爱因斯坦和玻尔的争论最为引人关注2023-08-13 16:57:422
量子提取原理
啊2023-08-13 16:58:103
量子隐形传态的研究成果
1997年,奥地利Zeilinger小组在室内首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证,成为量子信息实验领域的经典之作。2004年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子隐形传态距离提高到了600米。但是由于光纤信道中的损耗和退相干效应,传态的距离受到了极大的限制,如何大幅度地提高量子隐形传态的距离成了量子信息实验领域的重要研究方向。2004年,中国科学技术大学的潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间信道中实现更远距离的量子通信。该小组2005年在合肥创造了13公里的双向量子纠缠分发世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子对的可行性。2007年开始,中国科学技术大学-清华大学联合研究小组开始在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子隐形传态,证实了量子隐形传态过程穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网鉴定了可靠基础。除此之外,联合小组还在该研究平台上针对未来空间量子通信需求开展了诱骗态量子密钥分发等多个方向的研究,取得了丰富的成果。 2012年8月,中国科学家潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。“在高损耗的地面成功传输100公里,意味着在低损耗的太空传输距离将能达到1000公里以上,基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。 2012年9月,维也纳大学和奥地利科学院的物理学家实现了量子态隐形传态最远距离——143公里,创造了新的世界纪录。 2015年。中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究小组在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。这是自1997年国际上首次实现单一自由度量子隐形传态以来,是量子信息实验研究领域取得的又一重大突破,将为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定坚实基础。2023-08-13 16:58:181
量子是什么东西?有什么性质?有多大呢?
作为量子科学爱好者,我认识量子的过程也许对你有参考作用。在中国量子是否通过科学仪器可看到还是个迷,我曾在百度上搜过,没见人可看见量子的,在百度知道上只见看不到的话,我在量子力学吧上发问也没见有人回答说能看到的,量子究竟可不可以观察到我现在乃存疑,我在量子力学吧中看到过量子图片,此图片意在表明量子前行有时还在倒退,量子只要可见对它具有什么样的特性可以通过观察讲明白。我相信量子是能看到的,只是现在看得不那么清楚而己,我看过原子的视频,可算是清楚的,相当清楚的,原子是动的,看那动象就可见更小一级的量子的某些情形。国外也许有人能观察到量子,只是保守,观察仪器不轻易买给他国他地人,研究量子重在观察仪器,国外没人看到量子那怎知它测不准?人的意识可作用于量子?又怎知量子是叠加着的?量子是波和粒子的双重存在?量子在争议,可它投入运用已相当广泛了,无线电波,超声波等,他们很有规则,通过量子应用我们也能知量子有那些特性。对量子叠加,量子纠缠,量子同生死,我们也可通过现在电脑信息处理略知一二,量子力学研究者中有不少人将量子吹得神乎其神其用意在混饭吃,用意在表明我研究的课题重要,我不可缺,研究量子力学本当有较大的阵容,其实人类对量子的认识已近原子了,对原子那有多少人在研究它的特性?对量子研究十倍于原子的人都不止?人研究的多可出的成果很少,有的人引以为羞,我认为没吃闲饭,大课题是有多的人去碰运气。2023-08-13 16:58:365
量子卫星什么意思?
问题一:量子卫星是什么?有什么用 量子卫星是为了按需求传递量子信号的,这是个通讯卫星。因为量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗,如果能够在技术上实现纠缠光子在穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性,人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。简单的说呢,就是信号好。 问题二:量子卫星和卫星有什么区别 量子卫星的信号传输,利用超距作用(两个量子的无时差纠缠,不违反相对论),无法窃听,无法破解,不可分割,不可复制。 问题三:什么是量子卫星?用途是什么? 量子卫星指的是量子通信试验卫星。它的用途是试验量子通信的可行性。 它主要是向地面发送量子密钥。简单的说从A地到B地发送一个密电,这个密电可能用光缆发送,也可能用卫星发送。但是B地需要通过卫星接收一个密钥(可以简单的理解为一种密码),只有正确接收到这个密钥,B地才能将A地发送的密电破译出来。这时如果C地有一个间谍,他在偷听密钥,由于量子通信的特殊性,就会触发量子坍缩,于是整个密钥就废了。之后会发生两件事情:第一,C无法接收到正确的密钥;第二,A和B会立即发现有人在窃听,于是A会停止发送密电,或者换一个方式或者渠道去发送密电。因此这个密电在理论上是不可能被破译的。 在网上和媒体上对于量子通信有大量错误的理解,其中一个最关键的错误在于量子坍缩的结果是随机的,所以“隐态传送”实际上不能加载任何有用的信息。 量子通信的作用是保密。超光速通信在量子物理的理论上也是不存在的。 问题四:量子卫星和普通卫星有什么区别 量子卫星的运算速度比普通卫星要快得多,传输的数据量也是普通卫星无法比拟的。至于动力方面,两者如果技术水平相当,动力是相差不大的。 问题五:什么是量子卫星 量子信号从地面上发射并穿透大气层―――卫星接收到量子信号并按需要将其转发到另一特定卫星―――量子信号从该特定卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。 2016年8月,中国科学家将发射世界首颗“量子卫星”,这有朝一日或许有助于建立一个极其安全的全球通信网络。全球首颗量子科学实验卫星被正式命名为“墨子号” 问题六:量子卫星就要上天了 解密量子通信卫星究竟要干啥 深度解析本周最耀眼板块――量子通信 作者/钟海森 量子通信是啥? 1、定义 咱们先来了解一下量子的概念吧。 量子一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。它是现代物理学的重要概念,最早由马克思u30fb普朗克在1900年提出。普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。 后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。在此基础上延伸出来的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。而量子通信是利用量子相干叠加、量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术,是物理学和信息学的交叉产物。 从物理学角度看,量子通信是在物理极限下利用量子效应现象完成的高性能通信,从物理原理上确保通信的绝对安全,解决了通信技术无法解决的问题,是一种全新的通信方式。从信息学角度看,量子通信是利用量子不可克隆或者量子隐形传输等量子特性,借助量子测量的方法实现两地之间的信息数据传输。量子通信中传输的不是经典信息,而是量子态携带的量子信息,是未来通信技术的重要发展方向。 (量子通信与量子理论的关系)↑ 量子通信大致的工作系统 (量子通信工作系统流程图)↑ 2、量子通信两大核心方案 量子密钥分发(QKD,Quantum Key Distribution) 量子密钥分发是以量子态为信息载体,基于量子纠缠关系和量子不可克隆定理,通过量子信道使通信收发双方共享密钥,是密码学与量子力学相结合的产物。 其具体做法是用弱相干光源发射光子,因为弱相干光源弱到一定程度,光子会被分离出来,把一个信息编码在一个光子上,一个光子有着不同的量子态,把光子通过光纤发射过去,接收方接到密钥后进行解码。 现有的量子密钥分发技术可以实现实验室状态下200公里以上的量子通信,再辅以光开关等技术,可以实现量子密钥分发网络的运用。 (基于QKD的量子通信保密系统) 本质上说,量子密钥分发其实依旧依托于光纤通信,而单光子具有不可分割性是量子密码安全性的物理基础。因而量子密钥分发并非颠覆经典通信,更像是给经典通信增加了更加安全的量子密码保障。 量子隐形传态(Quantum Teleportation) 量子隐形传态又称量子远程传态或量子离物传态,是利用量子纠缠的不确定特性,将某个量子的未知量子态传送到另一个地方,然后将另一个量子制备到该量子态上,而原来的量子仍留在原处。 其基本原理是利用量子纠缠对的远程关联,通过对其中一个纠缠量子和某一个未知量子态进行一些本地测量,实现这个未知量子态在另一个纠缠量子上再现出来。 量子态传送过程是隐形的,通信过程中传输的只是表达量子信息的“状态”,而并不传输作为信息载体的量子本身,通信没有经历空间与时间,不发送任何量子,而是将未知量子态所包含的信息传送出去。 去年,中科大副校长潘建伟院士的“多自由度量子隐形传态”研究被评为 2015年度国际物理学领域的十项重大突破之首。 总结一下,量子密钥分发与量子隐形传态之间一个很重要的区别在于:前者在传送量子态的过程中,光子会经由光纤或自由空间被实际传送到接收方; 后者则不然,纠缠光子对分处两地,量子态在一处消失后,却在另一处被重现,而光子本身却并不被传送。目前,量子密钥分发已经开始产业化,包括下半年即将完工开通的“京沪干线”,以及沪杭量子通信干线,陆家嘴量子通信金融网等。而量子隐形传态虽然在技术上中国走在美国的前列,但现在仅仅是技术突破,离产业化还尚有距离。 3、量子通信的特性 量......>> 问题七:量子卫星的优点 由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗,如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性,人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。 问题八:科普:什么是量子卫星 量子卫星是什么?简单的来说,是通讯卫星。 量子通信因其传输高效和绝对安全等特点,被认为是下一代通信和计算机技术的支撑性研究。由于量子不可分割、状态不可克隆的特性,将其作为信息载体便可以实现抵御任何窃听的密钥分发,进而保证传输内容的绝对安全。以此为核心研究内容的量子卫星通信,也已成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。 问题九:中国第一颗量子卫星为什么叫墨子 因为“墨子是中国最早的逻辑体系的创始人,墨子跟光学的工作是紧密相关的,他的发现奠定了光通信、量子通信的基础。”潘建伟表示,正是通过小孔成像实验,墨子证明了光是沿着直线进行传播的,这也在墨子所著的《墨经》中有所体现。 而潘建伟认为,中国人的祖先里有很多非常伟大的科学家,我们之所以取“墨子”这位古代先贤的名字做卫星的名字,也是对中国传统文化的一份自信与敬意。全球首颗量子科学实验卫星即将带着探索星地量子通信的使命升空。 问题十:最近听到一些谣言,听说量子卫星是个骗局。量子卫星真的像当年的汉芯 墨子号量子通信卫星发射上天引来国人心情振奋,光说的好听不行,现在人们到了关注它实际运用效果如何?不光中国人关注,外国人也关注。万事开头难,在地面量子通信加密左实验又实验的,到了太空什么情形?事不经不知,运用效果即是不好也不要紧,可以吸取经验再重试,想的和行的是两码事。中国人在科技上差自信,不相信在尖端科技上有特大的作为,信息保密在当今世界是令人很头痛的事,潘建伟真能治好这头痛病,还是让这头痛病减轻或减轻一点点。2023-08-13 16:59:291
国家自然科学一等奖的“量子纠缠”到底是个啥
说到量子世界,其实有两个最基本的原理,就是量子叠加原理,而另外一个其实是由量子叠加原理引申出来的量子纠缠。 首先我给大家介绍下量子叠加原理。什么是量子叠加原理?举个例子来说,《西游记》我想大家都看过吧!就算没有看过原著,电视剧三十年如一日的重播,肯定也会看过,我从小也非常希望有孙悟空的一个能力,就是它的分身术,一个分身留在这里听老师训话上课,另外一个分身就跑出去捣蛋。那么在量子的世界里,量子就是孙悟空,它也有分身术,但是跟孙悟空的分身术不一样的地方在于,在量子的世界里量子的分身术不能被人看到,一旦有人去看它,它的分身就会随机地消失,而最后只留下一个。 假设你在 ABC 三个地方有三个分身,如果有人不管在那个地方去看它,它有可能 AB 的分身消失,也有可能是 BC,也有可能是 AC,随机的消失一个,而只留下一个分身,这个就是跟孙悟空分身术不一样的地方。这个事情本身可以通过一个双缝实验来验证。有这么两个一模一样的狭缝,我们有一杆枪不停地发出电子,那么电子会同时穿过这两个狭缝,而在背后留下一个相应的干涉条纹。但如果我们有一个装置可以去看,这个电子是从哪个狭缝过的时候,你就会发现,每一次它只从其中一个过,而在后面留下两条杠。没有观测的时候,它是同时穿过;有观测的时候,它只从一个地方穿过,两种状态并行,这个就是量子叠加原理。 再举一个形象的例子,假设我就是一个量子,我下班回家有两条路,一个是鲜花市场,一个是海鲜市场,每天我下班回家,我开着自己的车,相当于我对自己进行个测量。那么,我就很清楚,我是从哪条路回家的。回到家里,我太太也很清楚因为她闻一下我就知道,如果我是从鲜花市场,那么我身上都是香的;如果我身上全是鱼腥味,那么就知道,我是从海鲜市场。但有天我非常累,我就打了个车回家,回到家以后,我太太问我说,今天你是从哪条路回来的呀?我说不好意思,刚刚路上睡着了,我也不知道从哪条路上回来的。你闻下我身上看看。她闻了一下发现好奇怪,怎么你身上一半是香的,一半是臭的,就好像我从两条路同时过来了一样,那么,这个就是量子的叠加原理。当有人对它进行测量,它就只有一种状态,如果没有人对它测量的话,它是多种状态并存。当然,在现实生活中,更大的可能,我是被那个出租车司机给坑了。这个是量子叠加原理。 如果把量子叠加原理合到多个量子的情况会是什么呢?那就是一个爱因斯坦称之为遥远距离诡异的相互作用的一个量子纠缠,它就像双胞胎心灵感应一样,这两颗骰子无论相距多远,掷出来的结果始终是一样的。那么用刚刚那个量子分身的概念来讲,就是说,比如说我和你纠缠在一起,每个人都有两个分身在北京和上海,如果有人对我进行了测量,那么我们知道有个分身会消失,那么你的分身会怎么样呢?我可以告诉大家的是,你的分身也会消失。比如我上海的分身消失了,只留下北京的分身,那我就知道,而且必然会发生的事情,就是你在上海的分身也会消失,只留下北京的分身,这就是量子纠缠。 有了量子纠缠,量子隐形传输的概念也就呼之欲出。如果我们想把北京的量子传送到上海,那怎么办呢?我现在北京和上海之间建立这样的纠缠,然后我通过对两地的粒子,做一些特殊的操作,那么在北京的量子就会消失出现在上海。 有了量子叠加原理和量子纠缠,那么我们到底有些什么用呢?首先一个应用就是计算机的一个飞跃,因为我们知道,我们经典的计算机中,它只有 0 和1,每个比特都是这两种状态,但在我们的量子中可以处在 0 和 1 的叠加状上,那么这样我一旦操纵的量子数目增多,它就会以指数增长的形式来提升它的运算速度,有这么个并行运算的能力。举个例子来说,我们如果分解 300 位的大数分解,用经典的计算机,它需要 15 万年,那我有个量子计算机,它只要一秒钟就可以算出来。当我们操纵 25 个量子的时候,我们的计算机能力已经达到了现有的计算机四核计算能力,而当我们能操纵 50 个量子的时候,现在世界上最快的计算机——天河二号,它的计算能力已经赶不上了。当然量子计算还比较遥远,虽然说未来它会给我们带来很多的应用,比如说天气预报、石油勘探等等等等。2023-08-13 16:59:491
谁能简单解释下什么叫量子通信
量子是指具有能量的粒子。世界上一切事物都在运动中,世界上不存在没有能量的粒子,所以说,“量子”这个概念是画蛇添足。2023-08-13 17:00:006
什么是量子密码术
量子密码术是基于量子力学原理来保护信息安全的一种密码学技术。它与传统密码术的最大区别在于其使用了量子比特(qubits)替代了经典比特(bits)作为信息的载体。量子比特具有诸多独特的性质,如叠加态、纠缠态、量子隐形传态等,能够大大增强密码保护和密钥交换的安全性,具有无法破解的优势。目前,传统密码保护方法已经失去了其安全性。而经典计算机的运算方式,仍是基于二进制的位方式。这使其在处理数据时难以对于一个数量级很大的数字进行复杂计算。虽然量子计算机还处于早期阶段,但是利用量子效应提供了一种破解传统密码学中的同步加密算法的理论途径。因此,量子密码术成为了一个备受关注的领域,具有重要意义。量子密码术的主要应用领域包括量子密钥分发、量子扰动密码、量子认证、二次加密分类等。其中,量子密钥分发是当前最为成熟的应用之一。此技术利用量子物理过程进行密钥分发,可以保证密钥安全传输。因为观测任何一个量子比特,都会改变其量子状态,因此侦探者就无法感知秘密信息,从而保证了信息的安全性。总之,量子密码术的出现打破了传统密码术的壁垒,提供了一种新的思路和手段来保护信息的安全。以其极强的安全性、不可破解性和免疫性,量子密码术在保障网络信息安全、财产安全等方面具有广泛的应用前景。这也为电子商务、电子政务、金融、军事等领域的信息安全保护提供了新的思路和方法。2023-08-13 17:00:511
什么是量子通信
1、量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。2、量子隐形传态基于量子纠缠对分发与贝尔态联合测量,实现量子态的信息传输,其中量子态信息的测量和确定仍需要现有通信技术的辅助。量子隐形传态中的纠缠对制备、分发和测量等关键技术有待突破,目前处于理论研究和实验探索阶段,距离实用化尚有较大差距。2023-08-13 17:01:011
如果量子力学理论是对的,是否意味着人生真的是毫无意义?
根据量子力学中几个出人意料的实验(薛定鄂的猫、单粒子双缝干涉实验、延迟实验等)结果的推论,我们以前理解的“物质是万物存在的根本,意识因物质存在而存在”似乎有点问题,反而似乎是意识在创造着、改变着我们观测的万物,意识似乎才是宇宙万物存在的前提和根本,宇宙万物似乎因观察者的意识作用而存在,并演变发展着。 这样的180度大转弯,不只给科学家的三观造成了极大冲击,而且将科学家抛进了无边无底的深渊。令科学研究者不得不首先考虑一个至关重要的问题:人生的意义何在?宇宙存在的意义又是什么呢?显而易见,人类存在的首要意义就是锲而不舍地去弄清楚宇宙的这些根本问题。 人们一般的认为,微观世界受量子力学的统治,宏观世界则遵循经典力学和相对论的规则运行。而近来一些精妙的实验打破了宏观世界与微观世界之间的次元壁。 作为论文第一作者的曾就读于哈尔滨三中的华人女博士Haocun Yu,在MIT从事引力波检测和LIG干涉仪的压缩及量子相关性研究,最近和同事一起在《自然》发表论文称:MIT中的一面重达40公斤的镜子,被量子力学“ 踢”了一脚,发生了轻微的位移,证明室温下的量子涨落对宏观物体造成的影响确实可测,标志着虽然极其微弱,量子力学也在支配着宏观物体。 量子纠缠被认为是最诡异同时又是最重要的量子力学的基石。不久前,阿尔托大学的物理学家们成功的把两种几乎肉眼可见的不同运动物体转变为纠缠的量子态,他们可以通过超距作用互相感受,甚至于宏观物体能保持纠缠状态比微观世界要长久的多。这项研究表明,在量子隐形传态中,宏观实体的属性也可以利用“幽灵般的超距作用”在任意距离上传输。 举以上两个例子是为了说明,量子力学在微观世界起到主宰作用,在宏观世界因为热扰动感觉不到影响,但量子力学还是深刻玄妙又微不可察地影响到了宏观世界。 其实就是因为人类意识的存在、量子纠缠的内在原因将宏观世界、微观世界巧妙的联系在了一起。我们把宏观宇宙图像缩小同时又把微观原子世界放大到人脑大小,就会惊奇的发现这三者结构是如此的相像,这不是巧合,应该很能说明一些问题。 让我们就量子力学表现出的一些特性原理同我们的人生的关联做些许剖析: 首先,人们都认为人类生老病死是铁律,即便是宇宙也有生命期限。人生不带来,死不带去,果真如是吗?表面上看是这样,但人生来带有宇宙的图谱,也就是基因,逝去会留下思想和带给后人的记忆,所谓的“心有灵犀”这些都是我们看不到却感觉得到的量子纠缠效应。任何事物的意义不在于他是否会死亡,也不仅仅在于他在这世界上享受了多少,而是在于他体现出了哪些价值。不说远去的圣人,带给我们的普世价值观的影响;单说我们自己的世世代代的祖宗留给我们的训诫也会对我们潜移默化;就算是世间的恶人,也会起到反面教材的作用。 其次,量子力学说这个世界所有的粒子都具有量子性,一切都是概率的存在,确定性的世界是建立在不确定性之上的。而由各种粒子组成的人也拥有各种对力量于一身,比如情绪和理性、消极与积极、自卑与自信、懒惰与勤奋、利己与利他、低级与高级。当我们不做决定时,我们同时拥有两种对立量,处于一种叠加态的状态,一旦我们作出决定,就会选择其中一种状态,究竟选择哪种状态,这就是个概率的问题。 说到底人生的意义就在于追求成功的概率,而要提高成功的概率,好好的活着、做自己喜欢做的事情、努力让自己变得更优秀,来实现 社会 价值和自我价值的统一。 我是清华大学量子物理专业毕业的研究生,对量子物理略知一二,给大家举一个简单的例子告诉你们世界是什么。以倩女幽魂为例,大家所看到的世界是小倩的实体,但小倩的本质是个虚体。也就是说大家认为的世界是假的世界,所有的物质即没有物质,世界是空无一物的虚拟世界。这样解释最符合量子物理的现实意义。再给大伙纠正一句话,即色即是空空即是色,色指的就是物质而不是好色。我相信上帝的存在,也相信佛家的智慧,更相信科学的力量,但永远反对迷信和无知。 我是麻省理工量子物理系的研究生,我相信量子力学理论,但不这并不意味着人生没有意义,我们的人生、未来处于波的迭加态,也就是无数可能时空的叠加状态,比如你过马路,你下一秒可能会被车撞,也可能没事,也就是说下一秒的时空存在无数状态的叠加,当你的意识随着时间的流动的前进时,你的意识就会参与到这个无数时空叠加的波函数,从而导致波函数的坍缩,然后那无数的叠加时空就会确定为其中一个,简单来说,就是我们的未来存在无数的可能,一切都不是注定的,这样的人生怎么会没有意义?2023-08-13 17:01:271
「墨子号」量子科学实验卫星有哪些厉害之处吗?
2009年12月,空间科学先导专项参加战略性先导科技专项实施方案评议会,并在16个建议专项中名列前三名。2011年12月23日,量子科学实验卫星工程启动暨动员会在京召开,标志着量子科学实验卫星正式进入工程研制阶段。2014年12月30日,量子科学实验卫星通过初样转正样阶段评审,正式转入正样研制阶段。2015年12月6日,量子科学实验卫星系统与科学应用系统完成星地光学对接试验,验证了天地一体化实验系统能够满足科学目标的指标要求。2016年11月9日,在河北兴隆观测站,2016年2月25日,量子科学实验卫星工程完成大系统联试。2016年8月16日凌晨1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。2017年1月18日,我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务,正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院微小卫星创新研究院、西安卫星测控中心、中科院国家空间科学中心等单位相关领导在交付使用证书上签字。2017年6月,升空整整10个月之后,当地时间6月15日,《Nature》杂志头版刊登:中国“墨子号”量子卫星首次实现上千公里量子纠缠,相较于此前144公里的最高量子传输距离纪录,这次跨越意味着绝对安全的量子通信又进一步贴近了实用。此次接收量子信号的两个地面站分别是青海德令哈站和云南丽江高美古站,两地相距1203公里,卫星的工作高度约为500公里。2017年8月10日,全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了三大科学实验任务:量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态。2023-08-13 17:01:363
安东·塞林格为什么是中国科学院院士
10月5日,随着诺贝尔化学奖的公布,备受关注的诺贝尔奖三大自然科学奖全部公布,与往年不同的是,今年的多位诺奖得主都与国内高校、院所有着较为紧密的联系,或是知名高校的名誉教授、荣誉教授,或是知名高校教授的导师或师兄,或与高校有项目的合作,包括中国科学技术大学、复旦大学、南京大学、同济大学、华东师范大学、中国科学院上海有机所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等。2023-08-13 17:02:0910
什么是量子通信?量子通信能应用在什么地方?
量子通信就是一种通讯方式,量子通信能应用在信息传输上,而且安全度极高,能够有效保护信息。2023-08-13 17:02:372
什么是量子卫星?用途是什么?
量子卫星没有任何用处,只不过是浮躁的所谓专家学者忽悠强国政府骗取金钱的工具而已。大家都知道光量子通信主要基于量子纠缠态的理论,使用量子隐形传态(传输)的方式实现信息传递。根据实验验证,具有纠缠态的两个粒子无论相距多远,只要一个发生变化,不受四维时空的约束,另外一个也会瞬间发生变化,利用这个特性实现光量子通信。传统卫星通信的使用是因为微波无法穿越障碍物,需要在中间无阻碍的空间传输的。量子通信既然是不受四维时空的约束就没有必要使用卫星。2023-08-13 17:04:015
日本的忍术真能练到隐身吗?就是空遁,在空中让你看不见
应该。。。不会吧2023-08-13 17:05:032
中国量子卫星实现“一步千里”的世界跨越是怎么回事?
中国“墨子号”量子科学实验卫星重大科研成果16日在中国科学技术大学发布。中科院院士、中国科学技术大学教授,量子科学实验卫星首席科学家潘建伟在会上介绍,“墨子号”量子星在轨运行期间,预定科学实验任务顺利实施。近期,在国际上率先实现千公里级的星地双向量子纠缠分发,并在此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破。中国量子卫星实现“一步千里”的世界跨越从百公里到千公里,中国“墨子号”量子卫星将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级。量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗地说,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会改变。爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。现场直击:德令哈与华盛顿之间的“量子纠缠”中国青海小城德令哈,15日凌晨,一束明亮的绿光出现在量子通信地面站上空东北方向,沿着轨道在若隐若现的云月之间穿行,数分钟后消失在东南方。此时在美国首都华盛顿是14日下午,记者正在电脑上紧张地整理一个个专家的反馈:“这是一个英雄史诗般的实验”“是一个非常重要的里程碑”……中国量子卫星新成果九问中国科学家在国际上率先实现千公里级的量子纠缠分发,相关论文成为新一期美国《科学》杂志的封面文章。这项成果究竟有多“牛”?国内外多位专家进行了解读。《科学》封面论文发表相关成果6月16日,中国科学技术大学潘建伟教授在发布会上介绍情况。当日,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队,在合肥中国科技大学科技展厅举行发布会,介绍量子科学实验卫星“墨子号”科学实验进展情况。我国“墨子号”卫星实现千公里级量子纠缠分发中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队16日宣布,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破。科普:量子和量子纠缠分发中国科学家在全球首次实现千公里级的量子纠缠分发,相关论文成为新一期美国《科学》杂志的封面文章。这项被誉为“里程碑式”的成果涉及一系列名词,包括量子、量子纠缠、纠缠光子、纠缠分发、贝尔不等式等。“瞬间移动”“信息绝密”真的能实现吗?现在,在光子、原子等层面已经实现了量子态隐形传输。电影里“大变活人”在原理上是允许的,但目前还远远做不到。因为科幻电影里人的传送,不仅需要把人的实体部分的大量原子、分子传送,并且严格按照原来的相对位置重新排列起来,更何况重现意识和记忆就更复杂了。不过,随着科学的发展和技术的进步,也许未来我们还是可以实现人的量子隐形传态,到那时星际旅行就不是梦啦。欧洲10亿欧元布局就为了赶上中国这个首颗“量子科学实验卫星”的发射成功,有望让量子通信真正进入广域传输时代;其“测不准”“不可克隆”等特性,使得其传输的信息在理论上永不会被解密。不过,发射卫星只是一个起点,在“宏伟量子大厦”中,量子京沪干线正在飞速搭建,天地一体的广域量子网络倚马可待,市场应用不断突破。在第二次“量子革命”中,中国正在领跑。全球首颗量子卫星“墨子号”揭秘中国首颗量子科学实验卫星“墨子号”开启星际之旅。它承载着率先探索星地量子通信可能性的使命,并将首次在空间尺度验证量子理论的真实性。在量子卫星首席科学家潘建伟院士看来,如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”,那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全。新华时评 :量子卫星彰显中国科技“领跑”之志以“墨子号”命名的全球首颗量子科学实验卫星16日成功发射。这颗卫星体积不大,却为世界科技界瞩目。小小量子,潜力无限,标志着我国正引领全球的量子通信研究。近年来,我国在国际量子信息研究领域取得的众多成就,常常被业界冠以“率先”“首次”“第一个”……国际权威期刊《自然》杂志发文感叹,中国在量子通信领域,从十年前不起眼的国家发展为现在的世界劲旅,将领先欧洲和北美。量子科学实验卫星"墨子号"在轨交付我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务,正式交付用户单位使用。量子科学实验卫星在轨测试阶段全面完成了卫星平台测试、有效载荷自测试和天地一体化链路测试,卫星平台和有效载荷工作一切正常,成功构建了星地单向、星地双向、地星单向量子信道,系统信道效率、时间同步精度、跟踪瞄准精度均超过系统指标要求,可以满足空间量子科学实验的要求。以上内容引自新华网。2023-08-13 17:05:411
中国科技取得了哪些进步?
中国基础科学研究在经费十分困难的条件下仍有许多进展,在高能物理方面建立了自己的高能物理研究基地,有了最适合粲粒子物理能区工作的正负电子对撞机,在海拔5500米的甘巴拉山装置了超高能乳胶室,获得了反西格马负超子的发现、粒子物理的层子模型和赝矢量流部分守恒定律以及涛子质量的标定等成就。 在核物理方面,建成了1.5米重离子加速器,开展了低能重离子核物理研究,首次合成超铀元素锎等。此外还建造了1.5兆电子伏直线感应加速器、同步辐射装置、同位素分离器、受控核聚变装置和扫描隧道显微镜等科学研究设备以及大口径反光望远镜、太阳磁场望远镜、13.7毫米波射电望远镜、氢原子钟等天文仪器。 在基础研究领域取得了不少重要成果,如数理领域的哥德巴赫猜想、有限元法的标准算法、数学定理的机器证明、微分动力系统稳定性、分子轨道图形理论方法、暖云降水理论、地球内核旋转稍快的发现,生命科学领域的牛胰岛素合成、酵母丙氨酸转移核糖核酸合成、胰岛素三维结构与功能关系的研究、蛋白质功能基因的修饰、水稻基因物理图谱,还有彗星和小行星的发现、准晶体的发现、澄江化石群等古动植物化石的发现,在生物固氮和光合作用研究、东亚大气环流研究、古气候和古新星研究、黄河探源、雅鲁藏布江探险以及南极和北极的考察等方面都有众多收获。 技术进步的重要标志在于掌握高技术的能力。中国科学家和工程师掌握了制造原子弹、氢弹 、核发电和核辐射等核技术以及发射远程运载火箭、各种用途的人造地球卫星乃至宇宙飞船的技术,制造的电子计算机有10亿次巨型机、千万次向量机。数百万次超小型机以及曙光1号和曙光1000等高性能并行机,发展了时态逻辑语言、汉字语言信息处理系统、汉语语文转换系统等软件系统,研制了中文智能接口和高密度信息贮存装置,在量子计算和量子通讯方面也有了量子避错原理和量子隐形态实验可喜的进展。 在激光技术方面我们研制出“神光”等高功率的激光装置、半导体量子陷阱激光器、自由电子激光装置和1.35微米半导体激光器等激光系统并掌握了高速光导纤维通信技术。独创的双离子束外延机、3微米集成电路工艺的突破以及核工业机器人、六维机器人、爬壁机器人等多种机器人的制造和6000米水下机器人探海实验成功,代表了我们在精密制造方面的进步。 在生物技术方面,玉米和大豆的固氮、抗虫棉花、基因工程疫苗、试管婴儿和试管羊、人类基因在植物中的表达和高等动物克隆等生物技术成绩斐然。材料科学方面,高温超导体材料和纳米材料、高性能固体推进料、非线性晶体和激光晶体等的研究都取得可喜成就。 在技术科学方面还有复式燃烧理论、叶轮机械三元流动理论、冷压状态方程、齿轮动态整体误差理论、非线性系统的最优控制等有影响的理论成果。 工程方面的进步突出地表现在大型设备的制造能力上,中国已能制造12.5万千瓦双水内冷汽轮发电机组、17.5万千瓦低水头发电机组、50万千瓦高压输变电设备、200吨级电渣重熔炉、1.5万吨涤纶拉丝设备、24万吨尿素生产、30万吨合成氨设备、1000万吨级露天采矿设备 。 武汉和南京的长江大桥、长江葛洲坝和黄河小浪底两大水利枢纽以及正在兴建的三峡工程代表了桥梁和水坝的建设能力,万吨级巨轮、运7客机、高速公路建设和火车提速表现了交通运输方面的进展。 大庆油田的成功开发充分显示了中国自力更生方针的力量,喷气纺纱、合成橡胶表现了吸收和创新技术的能力。 农业进步的科学技术的贡献已经达到35%,在良种推广和耕作制度的改革方面进展巨大。籼型杂交水稻、鲁棉1号棉花、铁丰1号和东农36号大豆和小麦等良种的推广对农作物增产起了巨大的作用,51年来农作物品种更换了四、五次,每次都增产20%~30%,主要作物良种覆盖率已达80%,造林成活率提高20%,复种指数提高了25%。 在医药卫生领域,显微外科和癌症早期诊断显示了医疗技术的进步,基因工程多肽药物、向导药物和抗体工程等都有了可喜的进展,乙肝基因工程疫苗已取代血源性疫苗投放市场,在中医药方面也有针刺麻醉和洋金花麻醉药以及抗疟疾青蒿素药物的成绩,在计划生育和人口理论方面的成功令世界瞩目。2023-08-13 17:06:181
中国在哪些领域拥有绝对优势?
在量子通信、超级计算机、5G领域。量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。量子密钥分发,也称量子密码,借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享,再通过一次一密的对称加密体制,即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作,实现无条件绝对安全的保密通信。特点量子通信具有很多特点,其中与传统的通信方式相较,量子通信最大的优势就是绝对安全和高效率性,首先传统通信方式在安全性方面就有很多缺陷,量子通信会将信息进行加密传输,在这个过程中密钥不是一定的,充满随机性,即使被相关人员截获,也不容易获取真实信息。另外量子通信还有较强的抗干扰能力、很好的隐蔽性能、较低的噪音比需要以及广泛应用的可能性。2023-08-13 17:06:261
我国发射了几次卫星?意义是什么?
2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,量子通信的安全性基于量子物理基本原理,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。量子卫星2011年12月立项,是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破;二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,在空间尺度验证量子力学理论。工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统,与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。潘建伟表示,我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术,包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星的成功发射和在轨运行,将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位,实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升,有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破,对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。本次任务还搭载发射了中科院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙科学实验小卫星。量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试,然后转入在轨运行阶段。量子卫星工程由中科院国家空间科学中心抓总负责;中国科学技术大学负责科学目标的提出和科学应用系统的研制;中科院上海微小卫星创新研究院抓总研制卫星系统,中科院上海技术物理研究所联合中科大研制有效载荷分系统;中科院国家空间科学中心牵头负责地面支撑系统研制、建设和运行;对地观测与数字地球科学中心等单位参加。据介绍,长征二号丁运载火箭由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院研制。此次发射是长征系列运载火箭的第234次飞行。2023-08-13 17:06:462
信息的传播速度能超过光速吗?
爱因斯坦狭义相对论的信条之一是,没有什么东西能在真空中以比光速更快的速度传播。 光速被认为是一切事物的普遍速度极限,这一点被科学界广泛接受。 但在科学领域,如果你制定了一条硬性规定,就会有人试图反驳它,或者至少会找出一个漏洞。 光速也不例外。 光在真空中的传播速度约为每秒299,792公里。 2011年9月,致力于利用乳胶跟踪设备(OPERA)进行振荡项目的物理学家宣布,他们的实验结果是一种名为中微子的亚原子粒子,从瑞士日内瓦附近的欧洲核研究组织(CERN)飞到意大利拉奎拉附近的格兰萨索国家实验室,比一束光束早了大约60纳秒到达,这在科学界引起了轩然大波。 关于这些中微子是如何真正打破光速的,或者是什么误差可能导致了不可能的结果,这些想法比比皆是。 最后,设备问题,包括电缆松动,被发现是可能的罪魁祸首,结果被宣布为错误的。 因此,没有必要重写爱因斯坦的理论。 其他研究人员正试图改变规则,而不是打破规则。 事实上,弯曲时空是如何在太空旅行中达到超光速(超光速)的一种理论。 这个想法是,时空可以在宇宙飞船前面收缩,在宇宙飞船后面膨胀,而飞船将保持静止在一个扭曲气泡中,这个气泡本身的运动速度快于光速。这个概念最初是由墨西哥理论物理学家米格尔·阿尔库比尔在1994年建立的,作为一种理论上的可能性,但它需要宇宙大小的负能量来驱动这一现象。 后来,它被改进为需要一个行星大小的量,然后又需要一个大约与旅行者1号太空探测器大小的量。 不幸的是,负能量必须来自难以获得的外来物质,而我们目前只是在曲速驱动器上进行微型实验室实验。 这些理论背后的数学基础是相对论,所以从理论上讲,它不会违反规则。 这项技术,如果存在的话,也可以用来比光速更慢,但比我们现在能走的速度快得多,这可能更实用。 太空旅行只是达到或超过光速的可能应用之一。 为了更快地传输数据,一些科学家也在进行同样的研究。 数据能以光速传播吗? 目前,我们的大部分数据要么通过铜线传输,要么通过光缆传输。 即使当我们通过手机通过无线电波发送数据时,无线电波也是以光速传播的,它最终会在某个时候穿过互联网的有线网络。 同轴电缆是这两种电缆中速度较快的一种。 但更快的是光缆。 光纤电缆以光脉冲的形式传输数据,而不是使用铜缆以电信号的形式传输数据。 关于光速的“真空中”的提法很重要。 通过光纤的光没有通过真空的光快。 光在几乎任何介质中传播时,都比我们所知的万能常数--光速慢。 空气中的差异可以忽略不计,但光可以通过其他介质显著减慢,包括玻璃,这是大多数光纤电缆的核心。 介质的折射率是真空中的光速除以介质中的光速。 所以如果你知道其中的两个数字,你就可以计算出另一个。 玻璃的折射率在1.5左右。 如果你除以光速(大约30万公里/秒),你就会得到大约20万公里/秒,这是光穿过玻璃的大致速度。 一些光纤布线是由塑料制成的,塑料的折射率更高,因此速度更慢。 速度下降的部分原因是光的双重性质。 它既具有粒子的属性,又具有波的属性。 再说一次,光在空气中确实以接近光速的速度移动,但我们现在拥有的任何东西都没有超过速度限制。 我们能实现真正的超光速传输吗? 使用光缆并不是利用光进行数据传输的第一次尝试。 亚历山大·格雷厄姆·贝尔自己发明了光电话,这本质上是第一部无线电话,但它使用的是光,而不是现代手机使用的无线电波。 它的工作原理是将声音投射到镜子上,这会导致镜子振动。 太阳光从震动的镜子反射到硒接收器中,硒接收器将其转换成电流,然后通过电话(他最著名的发明)进行传输。 它的主要缺陷是阳光直射是必要的,所以云层或其他物体可能会阻挡信号。 但它实际上起到了作用,并成为光纤的前身。 超光速数据传输的可能性。 激光的种子脉冲与泵浦光束一起被发送到一个含有原子铷蒸气的加热池中,这会放大种子脉冲,使它们达到超光速。 美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家声称,他们已经利用一种叫做四波混频的技术实现了量子数据的超光速传输,顺便说一句,这种现象被认为是光纤线路中的一种干涉形式。 该实验包括通过加热的铷蒸气发送一个200纳秒的短种子脉冲,同时以不同的频率发送第二个泵浦光束来放大种子脉冲。 来自两束光的光子以产生第三束光的方式与水蒸气相互作用。 显然,放大的种子脉冲和新产生的脉冲的峰值都可以比在真空中以光速行进的参考光束出射得更快。 他们报告的速度差异比通过真空的光速快50到90纳秒。 他们甚至宣称能够通过改变输入种子失谐和功率来调节脉冲的速度。 另一种正在研究中的快速数据传输技术是量子隐形传态,它依赖于纠缠对的存在:两个粒子相互协调,以至于如果你测量一个粒子,另一个粒子的质量与你在第一个粒子中发现的相同,无论它们之间的距离如何。 这还需要第三个粒子,该粒子包含您尝试传输的实际数据位。 可以说,激光被用来将其中一个纠缠粒子传送到其他地方。 这并不是真正的传输光子,而是把一个新的光子变成原始光子的复制品。 纠缠对中的光子可以与第三个光子进行比较,以找出它们的相似或不同之处,这些信息可以传递到另一个位置,并用于与孪生粒子进行比较,以收集数据。 这听起来像是会导致即时转账的事情,但事实并非如此。 激光束只能以光速传播。 但是,如果我们发明量子计算机的话,这在通过卫星发送加密数据和联网量子计算机方面有潜在的应用。 这比任何超光速数据传输都要走得更远。 在这一点上,它可以工作数英里,研究人员正试图增加传送距离。 关于有意义的信息是否能以比光速更快的速度传播,目前的答案是否定的。 如果数据在随后的实验中得到证实,我们只是在以可能超过光速的速度移动几个量子粒子的水平。 要有一种实际适用的数据传输形式,您必须能够将有组织的、有意义的、未损坏的数据位发送到另一台可以解释它的机器。 世界上最快的传输没有其他意义。 但你可以肯定的是,如果光速被打破,我们将把它应用到我们的互联网传输上,而不是应用到星际旅行中。 我们观看最高质量的电视和以最快的速度上网的能力将是至高无上的。 也许出于这些目的,即使让我们自己真正实现像光一样快的传输速度也会产生奇迹。作者:伯纳黛特·约翰逊(Bernadette Johnson)。2023-08-13 17:07:091
当前前沿科学或技术有哪些方面?
成为第NaN位粉丝(一)生物技术领域优质、高产、抗逆的动植物新品种基因工程药物、疫苗和基因治疗蛋白质工程(二)航天技术领域航天技术研究发展性能先进的大型运载火箭提高我国航天发射商业服务能力继续进行为和平目的空间科技的研究与开发。(三)信息技术领域智能计算机系统光电子器件和光电子、微电子系统集成技术信息获取与处理技术通信技术主题(四)激光技术领域激光技术研究高性能和高质量的激光技术把成果应用于生产带动脉冲功率技术、等离子体技术、新材料及激光光谱学等技术科学的发展。(五)自动化技术领域计算机集成制造系统(CIMS)智能机器人2023-08-13 17:07:204
量子隐形材料可以让人与周边环境融合,真的是隐身吗?
别把思路限制在工具上,要真正隐身。我希望是量子重组2023-08-13 17:08:015
量子隐形传态的定义
量子隐形传态(quantumteleportation) 是经由经典通道和EPR 通道传送未知量子态。通俗来讲就是:将甲地的某一粒子的未知量子态,在乙地的另一粒子上还原出来。量子力学的不确定原理和量子态不可克隆原理,限制我们将原量子态的所有信息精确地全部提取出来。因此必须将原量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分,它们分别由经典通道和量子通道送到乙地。根据这些信息,在乙地构造出原量子态的全貌。2023-08-13 17:08:571
量子传送的量子隐形传送
量子隐形传送与量子远程通信密切相关。“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元(如:原子),制造出原物完美的复制品。遗憾的是,量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息,这个复制品不可能是完美的。因此长期以来,隐形传物只不过是种幻想而已。1993年美国物理学家贝尼特等人提出了量子隐形传送的方案:将某个粒子的未知量子态(即未知量子比特)传送到另一个地方,把另一个粒子制备到这个量子态上,而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。接收者在获得这两种信息之后,就可制造出原物量子态的完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子(甚至可以是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上。原物的量子态在此过程中已遭破坏。1997年年底奥地利的一个研究小组首先在实验上演示成功了量子隐形传送,论文发表在《自然》上,引起国际学术界的极大兴趣。此后,有若干研究小组也相继在实验上实现了量子隐形传送。量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。路透社2006年10月5日报道,完成量子化传送一壮举的是丹麦哥本哈根大学尼尔斯*波尔学院的尤金*波尔扎克教授和他领导的团队。他们首先是通过专用装置将物体分解成量子,再利用量子远距效益把原型量子的性质传送出去,到达目的地之后再把这些量子合成物体。这样就实现了用非物质接触连接的手段实现无力传送。 不过2006年能做到的远距离传送,其实距离只有半米远。但以前人类只能做到在两个单一原子之间的量子传送,而且传送距离不到1毫米。而截止2006年改用光子作为载体之后,已经允许在更大距离实现量子传送。我们在银幕上看到的那些不可思议的传送的原理。波尔扎克教授最后总结道:“这是在两个地点之间真正实现量子化传送。量子信息与传统信息不同,它不可估量。其拥有更大的信息储存能力,而且无法被截获。因此使用量子信息传递将非常安全。”虽然离投入实际应用还有相当长的时间,但我们已经完全可以期待了!2023-08-13 17:09:111
量子通信是什么意思?
量子通信是什么意思?介绍如下:量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。量子隐形传态基于量子纠缠对分发与贝尔态联合测量,实现量子态的信息传输,其中量子态信息的测量和确定仍需要现有通信技术的辅助。量子隐形传态中的纠缠对制备、分发和测量等关键技术有待突破,目前处于理论研究和实验探索阶段,距离实用化尚有较大差距。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性,不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,而且逐渐走进人们的日常生活。2023-08-13 17:09:371
量子纠缠与人与人之间的关系
这个我用很通俗的办法解析给你听吧!前段是手打的。世界是奇妙的,有些东西不必要太懂,难得糊涂嘛!量子缠绕现象 就像一对双胞胎A和B,他们吵架了,吵架了肯定互相不满对方是吧? 然后我们就问A(这里的问在实验里面是观测的动作)你喜欢吃雪糕吗?那么A回答了:喜欢。B肯定回答:不喜欢。 同理,他们是作对的,但得先问其中一个才会有最终的答案。就算A和B距离一个宇宙那么远,他们也是这样作对的。而且作对的速度超过光速。量子世界是很奇妙的世界,你问这个问题应该对量子世界很好奇,有空可以看看双缝干涉的奇怪实验,更有趣。还有空间零点能........空间中无处不在的十亿分之一秒出现并且消失的正负能量对。以下是复制来的量子缠绕应用,我们国家已经开始应用了,想知道更多可以搜 墨子号通讯卫星。量子纠缠是一种物理资源,如同时间、能量、动量等等,能够萃取与转换。应用量子纠缠的机制于量子信息学,很多平常不可行的事务都可以达成:量子密钥分发能够使通信双方共同拥有一个随机、安全的密钥,来加密和解密信息,从而保证通信安全。在量子密钥分发机制里,给定两个处于量子纠缠的粒子,假设通信双方各自接受到其中一个粒子,由于测量其中任意一个粒子会摧毁这对粒子的量子纠缠,任何窃听动作都会被通信双方侦测发觉。密集编码(superdense coding)应用量子纠缠机制来传送信息,每两个经典位元的信息,只需要用到一个量子位元,这科技可以使传送效率加倍。量子隐形传态应用先前发送点与接收点分享的两个量子纠缠子系统与一些经典通讯技术来传送量子态或量子信息(编码为量子态)从发送点至相隔遥远距离的接收点。量子算法(quantum algorithm)的速度时常会胜过对应的经典算法很多。但是,在量子算法里,量子纠缠所扮演的角色,物理学者尚未达成共识。有些物理学者认为,量子纠缠对于量子算法的快速运算贡献很大,但是,只倚赖量子纠缠并无法达成快速运算。在量子计算机体系结构里,量子纠缠扮演了很重要的角色。例如,在一次性量子计算机(one-way quantum computer)的方法里,必须先制备出一个多体纠缠态,通常是图形态(graph state)或簇态(cluster state),然后借着一系列的测量来计算出结果。2023-08-13 17:10:124
超表面启用量子边缘检测
超表面的原理图使量子边缘检测成为可能。(A)超表面设计用于对首选线偏振进行边缘检测。|V >,即极化态与分析仪正交。虚线表示电路径。这个问号意味着预告臂的闲散光子的极化选择是未知的。如果薛定谔的猫被来自偏振纠缠源的未知线性偏振光子照亮,图像将是规则的“固体猫”和边缘增强的“轮廓猫”的叠加。“(B)指示臂的开关状态为打开或关闭。当预告臂的空闲光子被投射到|H >,它指示开关状态,并导致一个坚实的猫捕获。当预告光子被投射到|V >时,在开关状态下获得了一个边缘增强的轮廓cat。(C和D)固体猫的计算结果和实验结果。(E和F)分别为边缘增强轮廓cat的计算结果和实验结果。来源: 科学的进步 , doi: 10.1126 / sciadv.abc4385 超表面提供独特的平台来实现奇异的现象,包括负折射,消色差聚焦,以及由于工程介质或金属结构的电磁隐身。超表面和量子光学的交集可能会带来有待 探索 的重大机遇。在最近发表在《科学进展》杂志上的一篇报告中,周俊晓、刘世凯和一个中美两国的量子信息、纳米光电子器件和计算机工程研究团队提出并演示了偏振纠缠光子源。他们利用该光源在成像系统中根据高介电超表面将光学边缘模式切换到开或关状态。该实验丰富了量子光学和超材料的研究领域,为实现具有显著信噪比的量子边缘检测和图像处理提供了广阔的前景。 将量子纠缠和边缘检测相结合 光子超表面是由设计的金属或介质结构组成的二维超薄阵列,可以促进电磁场对局部相位、振幅和极化的操纵。研究人员通常为经典光学的各种应用开发这种能力。量子纠缠在量子光学中有着重要的应用,包括量子密码学、隐形传态、超分辨计量学和量子成像。最近的努力显示了一种趋势,将超表面与纠缠光子结合起来,在量子光学中有潜在的应用。边缘检测是图像处理中定义图像区域之间边界的另一个因素。它是计算机视觉中的一个基本工具,用于预处理自动化的医学成像,并构成自动驾驶 汽车 的关键组成部分。超表面边缘检测可用于量子光学,为远程控制图像处理和密码学提供可能性。在本研究中,Zhou等人实现了一种偏振纠缠光子源和高效超表面激活的可切换光学边缘检测方法。该组合策略在相同的光子通量水平(单位面积每秒的光子数)下显示了高信噪比。 用“薛定谔的猫”的概念 Zhou等人利用薛定谔的猫的概念来说明可切换量子边缘检测方案的预期性能。综述了基于经典连续波(CW)光照明的边缘检测的基本原理。在实验装置中,边缘检测成像臂独立于纠缠源和预告臂,以及重合测量组件。当入射光子达到水平偏振状态时,被照亮的光束通过一个猫形的孔和一个工程超表面,随着水平位移分离成一个左、右撇子重叠偏振图像。重叠的组件通过水平方向的分析器,形成“实猫”图像。然而,如果入射光子垂直偏振,重叠的组件重新组合成一个线性偏振组件,这个组件完全被分析仪遮挡,只形成猫的轮廓。因此,研究人员利用偏振纠缠光子作为照明源,以这种方式开发了量子可切换边缘检测。 实验设置和偏振纠缠光子对 纠缠源的特性。(A)在2秒内,符合度计算为一个输出端口的HWP角θ2的函数。计数数据和干涉的红色(蓝色)对应于水平(对角)投影基底。实线对数据是正弦拟合的,误差条是通过在光子计数中假设泊松光子统计来估计的。误差条是通过多次测量得到的。(B和C)重构的双光子态的密度矩阵ρ的实部和虚部。来源: 科学的进步 , doi: 10.1126 / sciadv.abc4385 研究人员在嵌入Sagnac干涉仪的20毫米长的II型相位匹配周期性极化磷酸钛酸钾(KTiOPO4/PPKTP)晶体中使用自发参量下转换过程产生偏振纠缠光子。他们将晶体的温度设置为17摄氏度,并使用两个宽带介质镜和一个双波长偏振分束器形成自稳定的Sagnac干涉仪。然后,他们使用了405nm的连续波单频二极管激光器,通过一对优化焦距的透镜聚焦泵浦光,使晶体中心的束腰接近40微米。为了平衡顺时针和逆时针方向的功率,Zhou等人在Sagnac环前面使用了1 / 4波片(QWP)和半波片(HWP)。 利用双波长偏振分束器,他们分离了由两个反向传播光束泵浦的下转换光子对,分别送进成像臂和传兆臂。Zhou等人还利用Pancharatnam-Berry相设计了该装置中使用的超表面,并通过在硅片内扫描飞秒脉冲激光器来制备它。然后利用扫描电子显微镜观察硅板中自组装的纳米结构,并在强激光照射下显示其来源,以产生超表面。该团队简要介绍了从Signac环产生的偏振纠缠简并光子对的量子态制备。他们利用贝尔态(不可分量子纠缠最简单的例子)通过调整实验装置来完成这项工作。Zhou等人利用量子层析成像和重建双光子密度矩阵测量量化了双光子态的纠缠质量。 基于纠缠态的量子边缘检测具有较高的信噪比。(A和C)边缘检测图像由预告检测器触发。(B和D) ICCD内部触发的直接图像。(C)和(D)分别沿(A)和(B)中的白虚线计算。来源: 科学的进步 , doi: 10.1126 / sciadv.abc4385 量子纠缠使量子边缘检测成为可能 在确认了产生的偏振纠缠光子对的质量后,他们演示了可切换的量子边缘检测。为了实现这一点,他们准备了光子水平或垂直的线性偏振状态使用设置,并将光子耦合到光纤,并将它们发送到边缘检测图像系统,以捕获最终的可选图像,通过强化电荷耦合设备相机(ICCD)。例如,Zhou等人获得了两幅有微小位移的重叠图像,位移方向与超表面的相位梯度方向一致。当他们增加超表面结构的周期时,他们减少了两个重叠图像之间的偏移,以实现高分辨率的边缘检测。量子边缘检测方案的另一个优点是其高信噪比(SNR),该团队可以在设置过程中显著降低环境噪声,而噪声只会在很短的时间内累积。相比之下,在经典光学中,噪声会持续累积。作为概念的证明,他们获得了一幅具有显著信噪比的边缘图像,用于改进基于纠缠的实验性量子边缘检测。 前景 通过这种方式,周俊晓、刘世凯及其同事利用超表面滤波器和偏振纠缠源结合,实现了量子纠缠的量子边缘检测。超表面提供了超薄和轻量化的光学元件,具有精确设计的相位剖面,以获得各种功能,形成一个更紧凑和集成的系统。该设置将有助于安全应用程序的概念,包括图像加密和隐写。该方法还提供了一个吸引人的信噪比(SNR),适合于生物医学中各种需要光子的成像和传感应用,包括跟踪酶反应和观察活的有机体或光敏细胞。2023-08-13 17:10:281
中国在宇宙探索方面取得了哪些成就?
中国太伟大,我为中国感到骄傲2023-08-13 17:10:515
什么叫瞬间移动,如果真的有,那光速还会是最快的速度吗````
瞬间移动从字面上来看它是一个形容词,指物体移动速度快到一瞬间便能完成。 从爱因斯坦的广义相对论来看,如果物体的引力或能量足够大,那么它将有足够的力量使空间发生扭曲,而使三维空间中的两个点被拉近,那么如果这种能量强到能让两个点几乎重合,那么我们就可以想象出这样的情况:从几乎重合的三维空间的两点之一穿过,将直接跨越两点间的三维空间而在同一时间出现在另外一点,这样便达到了瞬间移动的效果。 另一种理解则是,在虫洞效应扩大范围的内心。也就是时间表,时间表是在我们和宇宙中存在的时间计算器。如果一个人死了,他的时间表就停止不动。而地球的时间表还在继续运行计算,在两面镜子中间你能从一面镜子里看到无限的重影。而这个空间就是不受时间计算的空间!也就是说,瞬间移动就是要把唯一的时间计算器暂停或搞坏。让时间计算器自我维修修复,用高压电流来让某部分的时间表超负荷这样自我修复开始。这时候你的运动不会算做时间,而你自我认知却实在时间内运动。当你移动到另一点的时候,其实你在运动进行其实没有算做时间内。所以在旁人看来你在瞬间移动。 《封神演义》中的土行孙,他会突然消失,一转眼又从别的地方冒出来。在科幻系列电影《星际旅行》中,发送人体是一件最平常不过的事情。在一台魔术装置中,宇航员的身体忽然一闪,便消失得无影无踪,之后他会出现在任何一处希望抵达的地点,甚至是外星球。只要那个地方有一台类似的接收器,除了平淡地说一句“发射我吧,苏格兰人!”之外,没有人会把它当做话题来谈论。 想象一下,如果这样的技术有一天能够普及,那么我们出门旅行再也不用费力的转乘各种交通工具,而只要运用这种传送工具,瞬间就能把我们“转移”到任何我们想去的地方。 韩正甫教授说,理论上这样的场景是可以实现的,物理学上叫做量子态隐形传物。从物理学角度,可以这样来想象隐形传物的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品。 人类瞬间转移面临三大难题 隐形传物虽然理论上可行,但要真正实现人的隐形传送,目前还有许多技术难题尚未解决。 难题一: 人的身体是由物质组成的,如果用光速把人的身体移动到另一个地点,那么,就必须将它“唯物质化”。经物理学家计算,单单突破原子核内部的限定力,就必须把身体加热到1万亿摄氏度———这比太阳内部的热度还要高几百倍。只有在这一温度下,物质才能变为光,并通过光速输送到任何一个地点。而对每一个被输送的人来说,所使用的能量要超过迄今为止人类全部能量消耗的大约1000倍。 难题二: 发射仪器必须在目的地将人重新组合起来。为了知道如何组合,它就需要获得人体所有原子结构的精确信息。如果每一个原子约为1000字节,描述人体的所有原子总共需要10的31次方的字节,而目前世界上全部图书所含有的信息约为10的15次方字节,仅是完整描述一个人所需要的信息的1亿分之一。仅传输这些数据对于今天速度最快的计算机来说,也会花去比宇宙年龄还要长2000倍的时间。 难题三: 精确描述人的原子结构是最棘手的问题,从根本上来说是不可能的。因为根据海森伯测不准原理,我们不可能获得一个粒子的全部信息。例如,如果我们想知道一个粒子的位置,那么我们就会失去所有关于它的速度的信息,反之亦然。 相关研究:美奥科学家将原子隐形传送 早在2004年,美国和奥地利的物理学家就通过实验成功实现了隐形传物,论文发表在《自然》上,引起国际学术界的极大兴趣。 美国国家标准与技术研究所的科学家通过激光,将三个带有正电荷的铍原子的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制,仅耗时4毫秒,传输成功率达到78%。 奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组则采用钙原子,同样实现了量子态隐形传输,成功率为75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助,用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。 也可以这样,用仪器进行多维跳跃,就像科幻小说中的飞船一样,也可实现瞬间移动。2023-08-13 17:11:261
这一项技术的突破,将成为隐身战机的克星
这一项技术的突破,将成为隐身战机的克星墨子第一个用科学的方法解释了光延直线传播,从而启发了量子通信,而量子雷达是利用量子纠缠特性设计的。它是将量子信息技术引入经典雷达检测领域,解决经典雷达在探测、测量和成像等方面的技术瓶颈,提升雷达的综合性能。传统雷达存在许多技术难题,一是发射功率大且电磁泄漏大。一是发射功率大且电磁泄漏大;二是反隐身能力相对较差;三是成像能力相对较弱;四是信号处理复杂,实时性弱。而针对经典雷达存在的技术难点,量子信息技术均存在一定的技术优势,它可以通过与经典雷达相结合,提升雷达的探测性能。其主要体现在探测距离和反隐身目标等方面。在相同口径和发射功率下,量子雷达的探测距离是传统雷达的两倍以上,并且可以让隐身目标无所遁形。下面我们就来详细说说它的优势之处。中国电科14所研制的量子雷达样机验证了基于单光子检测的探测技术应用于雷达探测系统的可行性。与常规探测技术相比,超导单光子探测技术对系统的探测威力平均都提高了一倍,是解决当前远程预警探测任务中光电探测系统威力瓶颈问题的一个有效手段。相比较经典雷达的信息调制对象,量子态可以表征量子“涨落变化”等微观信息,具有比经典时、频、极化等更加高阶的信息,即调制信息维度更高。从信息论角度出发,通过对高维信息的操作,可以获取更多的性能。对于目标探测而言,通过高阶信息调制,可以在不影响积累得益的前提下,进一步压低噪声基底,从而提升噪声中微弱目标检测的能力。从信号分析角度出发,通过对信号进行量子高阶微观调制,使得传统信号分析方法难以准确提取征收信号中调制的信息,从而提升在电子对抗环境下的抗侦听能力。综合而言,通过量子信息技术的引入,通过量子化接收,原理上可以有效降低接收信号中的噪声基底功率;通过量子态调制,原理上可以增加信息处理的维度,一方面可以提升信噪比得益,另一方面可以降低发射信号被准确分析和复制的可能性,从而在目标探测和电子对抗领域具有广阔的应用潜力。中国电科第十四研究所正在研制的量子雷达目前已进行外场试验。更是在第九届世界雷达展上公开展出了量子雷达样机的图片。国产量子雷达已实现132千米远程目标高灵敏探测,一旦实用化将会给我国国产战机反隐身能力带来革命性突破。而随着量子雷达技术的不断发展,它有可能装备歼-20战机和下一代国产战机。增强我国战机作战能力。成为隐身战机的“克星”。2023-08-13 17:11:341
黑洞详情及相对论内容
黑洞理论要过时了,最近的新发现动摇了黑洞理论.,,,,,网上查吧2023-08-13 17:12:364
始于“纠缠”终于安全 量子通信让“窃听风云”成历史
量子力学的建立带来了第一次量子革命,催生了以现代信息技术为代表的第三次工业革命,从根本上改变了人类的生活方式和 社会 面貌。 随着人类对量子力学的认识、理解和研究不断深入,以微观粒子系统为操控对象,借助其独特物理现象进行信息获取、处理和传输的量子信息技术应运而生,并有望推动第二次量子革命,对未来 社会 产生本质的影响。 纠缠特性让一对量子“心灵相通” 一对纠缠量子即使相距遥远距离,其中一个粒子的行为也会瞬间影响另一个的状态,这种空间影响速度可超越光速,打破了爱因斯坦提出的定域性原理。 量子通信利用量子叠加态或量子纠缠效应等进行信息或密钥传输,基于量子力学原理保证传输安全性,主要分量子隐形传态和量子密钥分发两类。这个过程中,量子的叠加态特性发挥了重要作用,甚至量子纠缠也是多粒子的一种叠加态。 量子纠缠指的是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,即使相距遥远,一个粒子的行为也会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。 这种跨越空间的、瞬间影响双方的量子纠缠,曾经被称为“鬼魅似的超距作用”,爱因斯坦曾据此来质疑量子力学的完备性,因为这个超距作用违反了他提出的定域性原理,即任何空间上相互影响的速度都不能超过光速。 物理学家玻姆在爱因斯坦的定域性基础上,提出了隐变量理论来解释这种超距相互作用,他认为微观粒子没有客观实在性,只有当人们测量时它们才具有确定的性质。物理学家贝尔通过实验论证了量子非定域性的存在,向世人证明了量子纠缠是非定域的,而隐变量理论是错的。 1984年,IBM的贝内特和蒙特利尔大学的布拉萨德提出了第一个实用型量子密钥分配系统,被称BB84方案,正式标志量子保密通信的诞生。 BB84方案的基本原理是,收发双方的信息可以用光子偏振态表示,假如张三利用随机偏振发送信息,李四发现并记录下信息。然后,张三在公频告知李四偏振频率,双方按照正确的偏振比对选择的信息部分。 事实上,BB84方案虽然应用了量子通道,传输的却仍是经典信息,而真正的量子通信是将信息编码在量子比特上,在量子通道上将量子比特从甲方传给乙方,直接实现信息的传递。 比如在经典通信中,张三将需要传输的文件经过扫描后得到的信息,通过经典通道传送给李四,后者可将文件打印出来。然而,张三不可能用这种方式将一个量子态传输给李四。因为要传输就必须要测量,但量子态一经测量便发生坍缩,不再是原来的量子态了。 那么,如何在不引起坍缩的情况下,将一个量子态传输出去呢? 1993年贝内特等人提出了基于EPR对(总动量总自旋为零的粒子对)的隐形传态协议,利用两个经典比特信道和一个缠绕比特实现了一个量子比特的传输。这个传输过程先是制备两个有纠缠的量子(粒子)A和B,假如张三和李四各持一个。然后,张三对需要传送的量子态X和手中的A做“贝尔测量”,确认两个粒子陷入纠缠。测量后,X的量子态坍缩了,但它的状态信息隐藏在A中,使A也发生变化,但并非坍缩。 因为A和B互相纠缠,A的变化立即影响B,让B也发生变化。不过这个时候李四还不能观察B,直到从经典通道得到张三传来的信息。 张三将测量结果(即A发生的变化)告诉李四,然后,李四对B进行相应的变换处理,就能使B成为和原来的X一模一样的量子态。这个传输过程完成之后,虽然X坍缩了,但X所有的信息都传输到了B上,这个过程就被称为隐形传态。 量子隐形传态中传递的量子信息是一种量子态,B粒子获得A粒子最初的状态时,A粒子的状态必然改变。在任何时刻都只能有一个粒子处于目标状态,所以只是状态的“移动”,而不是“复制”。 被严格证明的无条件安全 根据量子的不可克隆特性,任何窃听者试图拦截量子通信时,都会对量子态造成破坏。收发信息双方只要对比部分密钥,就能断定信息是否被截获。 复制(即克隆)任何一个粒子的状态前,首先都要测量这个状态。但是量子态非常脆弱,任何测量都会改变量子态本身,即令量子态坍缩,因此量子态无法被任意克隆。这种量子的不可克隆特性已经经过了数学上的严格证明。 窃听者试图拦截经典信息时,就会复制这份经典信息。在量子态传输过程中,因为无法克隆任意量子态,于是在窃听者窃听拦截量子通信的时候,就会销毁他所截获到的这个量子态。 正因如此,我们直接传输量子比特时,不用建立量子密码。量子密钥的产生过程,同时就是分配过程,通信双方同时获得密钥,并不需要第三者信使在中间传输。 量子密钥分配,就是建立起完全安全的密钥传输通道。因为光子有两个偏振方向,而且相互垂直,所以信息的发送者和接收者,都可以简单地选取90度的测量方式或45度的测量方式来测量光子。 得到全部测量结果后,他们之间通过经典信道,如电话、QQ等建立联系,互相分享各自用过的测量方式,相同的测量方式所对应的二进制比特,就是他们最终生成的密码。需要注意的是,只有当发送方和接收方所选择的测量方式相同的时候,传输比特才能被保留下来用作密钥。 想知道是否存在截获者,发送方和接收方只需要拿出一小部分密钥来对照。如果发现互相有25%的不同,那么就可以断定信息被截获了。同理,如果信息未被截获,那么二者密码的相同率是100%。如果发现窃听,就立刻关闭通信,或重新分配密钥,直到没人窃听为止。 正是由于量子不可克隆定理,让接收方能够察觉密钥的错误,停止密钥通信,从而也就保证了量子加密信息的绝对安全性。 超光速通信依旧无法实现 即便量子纠缠速度可超越光速,但这种量子态的改变并不为人类意志所发生变化。具体的信息由一串有序符号构成,这种信息的发送无法超越光的速度。 中国科学家潘建伟带领其团队曾在青海做过量子纠缠的速度下限测试,实验表明量子纠缠的速度至少是光速的上万倍。那么,利用量子纠缠特性能否实现超光速通信呢?答案是否定的。 如果把甲乙两个纠缠粒子放在AB两地,改变A地的粒子,B地粒子也同时发生相应改变。由于量子力学的非局域性,这种改变只能是随机的,并不会完全按照人的意愿进行。因为,有效的信息必须是一连串最基本的有序符号构成,如果01011000代表的是一个苹果的信息,那么我们操纵一个量子纠缠系统,就得迫使它按顺序发送0101100这样的符号。 很可惜,操纵量子得到的结果只是随机的。这是量子物理最令人困惑的一点:当你知道系统完整状态,并对系统的其余部分进行测量时,可以通过纠缠获取系统某一个部分的信息,但是不能从纠缠系统的某个部分创建并发送信息到另一部分。尽管这个想法很聪明,但超光速通信依然是不可能实现的。 量子力学中状态的变化是瞬时的,在科幻电影中,经常有把人从一个地方瞬间传送到另一个地方的镜头,甚至认为依靠纠缠来实现的量子隐形传态可以推翻相对论,实现超光速传输。2023-08-13 17:14:131
中国发射的世界首颗量子卫星“墨子号”,到底是干什么用的
墨子号应该可以算作通讯卫星当中的一种。只是,和传统的通讯卫星直接传递信息不同, 墨子号的工作不是传递信息本身,而是分配“密钥”——解码加密信息的“钥匙”。 这把密钥的加密性能,比历史上人类使用过的所有密码本、阿兰·图灵造计算机想要破译的 Enigma 密码、Touch-ID, “两步验证”甚至 PGP 系统还要高,可以说不在一个级别上。 以往的密码/密钥,要么是固定的,要么非固定但按照一定的逻辑变化,从而有迹可循,让人们可以使用计算机技术或通过社会工程学来破译。量子密码的安全型提到了前所未有的新高度,几乎无法破解。 它利用了量子科学无比浪漫的基本原理: 两颗纠缠的光子被拆散之后,无论相距多远总会心灵感应,一个形态发生变化,另一个会像镜子一样同步变化。 光子组成了密钥,墨子号就是向地面发射光子的卫星——一颗量子密钥分发卫星。 举个例子,打仗,A 地长官向 B 地前线部队发送军令。墨子号可以将许多组每组两颗纠缠态光子拆开,发射给 A 和 B 两地。当 A 地“观测”这些光子,就像用手去触摸了它们一样,会让这些光子发生形态变化。同时,发射到 B 地的光子也会产生一模一样变化。把这些光子的形态,按照固定顺序记录下来,就变成了一组密钥。A 地按照这个密钥加密发送的信息,B 地手里已经拿到了解码的密钥,能够顺利解密信息。 怎么保证信息不被第三方破译呢?需要用到量子科学的两条基本特性:“量子态不可克隆”原理,和“海格堡测不准”原理。 不可克隆:世界上就算有长相一模一样的人,也绝对没有第三颗一模一样的光子。只有 A 和 B 知晓目标光子的状态,世界上也没有能够完美克隆目标光子状态的机器。不完美克隆是可以的——然而并没有什么用,因为复原出来的密钥早已千差万别。 测不准:A 摸了光子,改变了光子的状态并记录下来。谁要是再摸,有很大可能状态又变了。理论上,如果第三方想要截取密钥,必须先截获光子,再去观测它,结果光子就变化了。结果 B 要么没收到光子,要么收到光子摸完去跟 A 校验,发现怎么不一样啊,就明白了,咱们被人监听了。这其实没关系,两边一对发现密钥失守,这条军令大不了咱们不发了,请墨子号给咱们再发一个新密钥吧,确认没问题再传递信息。 就算有人能一直截获光子,充其量也是掌握了保险箱的钥匙而已——箱子里可以什么东西都没有嘛。 上面是对太空量子加密通讯的一个非常粗浅的解释,在专业人士看来不一定完全准确,但应该足够让你明白墨子号是干什么,怎么干的。 但这一切仍是个理论可行,还未在真实世界里验证过的尖端设想。 墨子号的意义 陆地上的量子通讯,倒是已经得到了验证。 包括中国和美国在内的一些国家,早就建立了陆基的量子通讯线路,也就是发射、传输和接收全都在陆地上,通过光纤传输。在中国,“京沪保密线”(北京-济南-合肥-上海量子通讯干线)已经落成,使用了中国量子科学泰斗人物,中科大潘建伟教授研发的中继器,能够顺利将光子传送数百公里的距离。 然而,光纤并非一种良好的光子传播介质。实验室里最好的光纤能承载带宽高达数十 Tbps 的光信号,也能让你在中国的家里用 4k 清晰度观看几秒前里约奥运赛场上的画面,却无法在量子通讯的范畴里完好无损地传播一个光子。效果已经买过了量子加密最低的门槛,但还不够好——你可以理解为,就算导电性能最好的导体也会自带电阻。 事实上,光纤不完美,地面空气也不完美。这让不完美不成活的量子科学家们很是苦恼:视野必须转向太空! 奥地利量子科学家,维也纳大学教授安东·蔡林格(Anton Zeilinger),在量子科学领域比潘建伟教授资历更高,也是潘的导师。他早在 2001 年跟欧洲航天局(ESA)提出要搞量子卫星,遗憾的是经费一直批下不来。 后来中国方面提出并确定了量子卫星计划,蔡林格博士现在同潘建伟教授一起在“墨子号”项目组工作。 最近 ESA 转过神来,决定把自己不输给中国的技术利用起来,也搞一颗量子卫星发到太空里。知乎用户“宋祁朋”介绍,在前面提到的量子通讯具体实现技术上,中欧(主要是法国)之间是两种不同技术并行发展。很难说谁更厉害,但合作起来肯定是棒棒的。 墨子号是科学家的第一次机会,能够去验证前面说的那一大段复杂而又酷炫的技术,究竟只是说说,还是真的能用。更别提卫星发上去了,机器能不能正常运转仍有待“观测”——当然,科学家负责最坏的打算,我们负责最好的期待。2023-08-13 17:14:223
瞬间转移这种空间传输技术真的能实现吗?
2018年的回答:遇到过一次物质瞬移的情形,但是不知道是如何实现的。2023-08-13 17:14:3212
两个确立的决定性意义2000论文
两个确立的决定性意义的论文相关内容如下:一、"The Sequencing of the Human Genome"论文(2001)1、发表在《Nature》期刊上。该论文标志着人们已经完成了对人类基因组的测序工作,这是一个前所未有的壮举。2、耗资近30亿美元,耗时13年,由全球多个国家和地区超过200个研究机构、3000多名科学家和数万名志愿者贡献完成。这项里程碑式的研究成果推动了新一轮基因组研究的开展,引领了后续生命科学和医学的发展。二、"Quantum teleportation and entanglement purification"论文(2000)1、同样也是在《Nature》期刊上发表。这篇论文提出了量子纠缠纯化和量子隐形传态原理的基本概念和实现方法,并于同年成功进行了相关实验。2、这个重要的发现和新技术为量子通信、量子计算等领域的进一步发展和应用提供了关键性的支撑和推动。这也被认为是量子科学发展中的一个里程碑事件。扩展知识——基因测序1、人类基因组测序是生命科学领域最有影响力的事件之一。在过去的两个世纪里,人们一直在探索和研究基因组的奥秘,通过人类基因组计划的实现,人们完成了对人类基因组的测序工作。2、人们在此基础上开始了更深入的研究,试图理解人类生命的本质和起源,以及基因变异与健康之间的关系。这项研究成果不仅揭示了遗传信息的本质和复杂性,也为开发新型药物、预防疾病和治疗疾病提供了强有力的支持。3、相比之下,《Quantum teleportation and entanglement purification》论文探索了量子通信的可能性。4、在传统的通信方式中,信息流通过电子或者光子流的方式进行传递,而量子通信则是通过纠缠态来进行信息的传输,因此它与传统的通信方式存在着很大的区别。5、这项成果不仅是科学家突破隐蔽信道限制的重要里程碑,同时也为未来量子计算机等重大科学应用提供了强有力的支持。6、总结来说,这两篇论文具有极大的意义和重要性。《The Sequencing of the Human Genome》标志着人类基因组计划的实现,推动了一系列的基因组学研究,并将生命科学带入了一个新纪元。7、《Quantum teleportation and entanglement purification》论文则开辟了量子通信的新领域,为未来量子计算机的研发和应用奠定了技术基础。8、这两篇论文既代表了科学技术发展的历史,也改变了人类对生命、宇宙、信息和自然的认知和理解方式。2023-08-13 17:14:581
什么是量子通信?
释义】:量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式。目前量子通信分为两种,一种是量子密钥分发;另外一种是量子隐形传态。1、密钥分发:建立牢不可破的量子密码,从根本上保障我们的通信安全。量子密钥分发以一个个单独的光子作为载体,通过收发双方通过随机测量这些光子,选取共同测量方式的那些测量结果,就会形成一组量子密钥。如果中间有人窃听,收发双方的测量错误会瞬间上升,马上就会察觉有窃听的存在。所以一组成功生成的量子密钥一定是排除了一切窃听的绝对安全的密钥,用它加密的信息也是不可破译的。2、量子隐形传态:利用量子纠缠用来传输量子信息的最基本单位——量子比特。两个处于纠缠态的粒子A和B,不论它们分开多远,我们把其中一个粒子(A)和携带想要传输的量子比特的粒子(C)一起测量一下,C的量子比特马上消失,但是B就马上携带上了C之前携带的量子比特。根据量子力学“不确定性原理”,处于纠缠态的两个粒子,在被观测前,其状态是不确定的,如果对其中一粒子进行观测,在确定其状态的同时(比如为上旋),另一粒子的状态瞬间也会被确定(下旋)。量子:一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。例如,“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位。而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的,而不是连续地任意取值。例如,在原子中,电子的能量是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。2023-08-13 17:15:451
量子通信是否是一个骗局?国际上是怎么看的
实打实的现在的骗局!就像白酒酿制全球第一! 一个概念~~2023-08-13 17:15:543
量子科学是什么意思
科学是指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用,已系统化和公式化了的知识。科学包含自然、社会、思维等领域,如物理学、生物学和社会学。1888年,达尔文曾给科学下过一个定义:“科学就是整理事实,从中发现规律,做出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵,即事实与规律。科学要发现人所未知的事实,并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想。科学是建立在实践基础上,经过实践检验和严密逻辑论证的,关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。2023-08-13 17:16:442
量子信息学的量子通信
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品。但是,量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息,这个复制品不可能是完美的。因此长期以来,隐形传送不过是一种幻想而已。2023-08-13 17:17:021
量子通信是什么?
这意味着由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射,除了用这枚卫星进行一些科学实验外,还将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。这也将是跨度最大、史上最安全的通信网络。 提到“量子”一词,大多数人想到的可能是玄之又玄的量子物理,以及爱因斯坦那句著名的“上帝不掷骰子”的断言。在我们的过往印象中,量子物理经常与“不确定性”、“测不准”等词汇联系在一起,然而我们又知道,通信最重要的就是稳定、安全、可靠。那么,量子与通信,表面上互相矛盾的两个东西是如何联系到一起的呢?要了解这一点,我们还是先从传统通信为什么需要“量子”说起吧。 传统通信的局限性 众所周知,密码这东西现在已经充斥了我们的生活。像网购转账、登陆微信,甚至在我们看不见的信息传输途中,都需要用到密码,因为它能保证通信和交易的安全。不过,有了加密,就有破解密码的人,这对死敌的角力始终贯穿在我们整个通信的 历史 中。尤其在战争年代,解密的成功与否甚至足以影响最终的战局。在二战期间,美军正是因为破解了日军电报的加密方式,从而掌握日军高层的行踪,最终成功击杀了其海军总司令山本五十六,为太平洋战争的获胜奠定了基础。除此之外,直接窃听和截获信息也是很常见的泄密方式。如电影《窃听风云》讲述的正是通过窃听他人通信而发生的一系列故事。 人们一直在想,是否存在一种安全传输信息的方法呢?我们可以总结一下,“使通信保密”的思路其实有两种。一种是物理加密,比如在A和B之间拉一条专线,专线中间布满岗哨,任何想截获信息的间谍必须在光缆上做手脚才能窃听,而这必然会被哨兵拿下。在这种确保安全的信道中,我们甚至无需对信息加密,直接用明文交换信息就可以了。但是,用物理隔离的方法终究不现实,它的效率低,成本高,距离有限,只有少数重要且有条件的岗位才用得起这种方式。 另一种是信息加密,就是把封装信息加上密码后通过公共信道传递,这相当于把它放在一个带锁的小箱子里进行运输,沿途就算被人截留了也没关系,因为只有对面拿到钥匙的人才能打开箱子,从而获取信息,这种做法就是我们目前常用的传统加密方式。 只是现有的密码体系还是通过增加计算复杂性来保证安全。例如应用最广泛的密码算法RSA,用的是两个非常大的质数的乘积来建立密钥。众所周知,对于两个大质数乘积进行因式分解,除暴力穷举外并无更好的方式。资料显示,用现有最快的传统计算机对一个500位的RSA密钥进行穷举破解,耗时将达到百亿年——几乎等于不可破解。 但从理论上讲,只要有足够先进的计算机,任何有限长度的密码都可以被破译。随着计算机技术更新迭代,接下来可能出现更快更强的计算机,比如研发中的量子计算机等。在那时候,如果无法升级出对应的加密方式,那么原有的密码将不再安全,金融系统和个人隐私等领域都将彻底陷入混乱。 面对未来可能出现的困境,人们需要找出新的加密手段。此时,量子物理的发展为人们带来了新的思路。 从量子货币到量子保密通信 20世纪初,量子物理学取得了长足发展。在物理学家不断刷新对量子力学认知的同时,当时的密码学家忽然意识到一个问题:利用量子不可分割、不可复制的特性,人类是否有可能发展出一种永不陷落的安全体系? 20世纪60年代末,美国哥伦比亚大学的斯蒂芬·威斯纳(Stephen Wiesner)提出了在今天看来仍十分超前的量子货币概念。量子货币的理论基础是“海森堡不确定性原理”及其推论“不可克隆定理”。用通俗的话解释,他打算在钞票上放置“囚禁”光子的装置,通过检测光子独一无二的偏振方向来验证钞票真伪。这种做法在理论上确实可以制造出不可伪造的钞票,然而它的缺点也一目了然——验证真伪所需要付出的代价太高,成本比钞票本身的面额还大得多。威斯纳的想法最终被认定为过于超前,多家学术期刊拒绝了他的论文。 前面说到,量子有两项特性,一个是不可分割,一个是不可复制。本内特指出,因为光量子具有不可分割性,所以在单光子发射的情况下,窃听者不可能采用将光子分成两半,一半用于获得密钥,一半传输给接收方的方式来避免被发现。与此同时,因为光量子是无法准确被测量的,所以不能被窃听者复制。换句话说,窃听者无法通过准确测量光子,克隆出一个一模一样的量子来获取信息。也就是说,在量子通信的范畴内,只要窃听者窃取信息就必定会被发现,这是它相较传统通信技术的一大改变。 1997年,奥地利科学家安东·蔡林格(Anton Zeilinger)在室内首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证,成为量子信息实验领域的经典之作。当时,中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟正在奥地利留学,跟随导师蔡林格参与了整个实验。回国后,潘建伟在中国科学技术大学组建了量子信息实验室,经十余年耕耘,目前,潘建伟团队已成为世界范围内量子信息实验领域的领头羊。这次上天的“墨子号”卫星正是这个团队的最新杰作。 量子通信是如何实现的? 说了这么多,那么量子通信到底是如何实现的呢?在解释前,我们首先要清楚两个概念。 第一个概念是光的偏振。我们知道光具有波动性,也就是光在传播过程中,是一边振动,一边往前走,振动可以是空间内垂直于传播方向的任意方向。但是我们可以在中途加一个偏光器,让振动方向垂直偏光器的光才能通过。这样一来,通过的光亮度会大大减弱,从而减少眼睛的负担,这个技术在太阳眼镜、电脑显示器和照相机中都有应用。 第二个概念是基底,就是空间维度的轴。在二维空间上,它是X和Y,在三维空间则是X、Y、Z这三轴。让我们试着在脑内构建两个不同的基底,一个是水平X轴、垂直Y轴的水平垂直基底,另一个是倾斜45°,呈X形状的斜45°基底。我们把这两组基底想象成偏振器,那么当一束光通过某个基底后,只有这个方向偏振的光子被保留下来,也就是说这个光子的偏振状态是唯一的。好比一根绳子穿过篱笆,抓住一头上下甩动,篱笆对于绳子就像“透明”的,不会干扰绳子摆动,但如果你左右摆动,绳子的波就被篱笆阻挡了。 明确了这两个概念后,我们来看如何实现从A到B的密钥传输。 首先,发信人A用水平垂直基底和斜45°基底对光子进行制备,并对制备后的偏振状态进行赋值。比如分别把他们在X轴偏振的光子记为1,Y轴偏振的记为0。也就是说,从水平垂直基底上筛出的光子,如果偏振状态表现出是0°,则代表二进制数1;如果是90°,则代表二进制数0。另一种基底也是同样道理。 之后,A随机选择一批具有一定偏振状态的光子,通过正常的信道逐个发送给收信人B。此时,光子的赋值可以记作一个长度为N的二进制串。B在接收到A的光子后,随机选择一种基底进行测量。如果B和A选择的是一样的基底,那么测出来的结果就会跟A的赋值一样。如果选错了基底,光子就会无法通过,从而呈现出完全随机的表现。因为只有0和1这两种赋值,所以在这种情况下,错误率是50%。 随机脉冲序列密匙 在这之后,B把测量结果通过其他信道,比如公开打电话之类的,跟A进行核对。他不需要告诉A具体收到什么结果,只要告诉A他选取了什么基底就足够了。这样就能剔除错误结果,保留正确的结果,从而形成长度为M(M<n)的二进制串,成为原始密钥。< span="" style="box-sizing: border-box;"></n)的二进制串,成为原始密钥。<> 这时,A已经知道B测量光子用的基底序列,那么他再次发送随机脉冲序列时立刻就知道B的哪些是对的,哪些是错的。于是每次A给B发随机脉冲时,同时附上一份对错序列表。B收到脉冲以后,用对错表跟自己的测量结果进行比对。这样一来,他就知道哪几位上的数字是对的,从而获得正确的密钥。 那么,问题来了,为什么对于这样的通信,旁人无法窃听?我们可以试着罗列出不同的可能性。 首先,如果选择在A传送光子时进行窃听,那么必然要对光子进行测量,由于A对基底的选择是随机的,窃听者不可能正好跟A选择一样的一组基底,假设有两组基底作为备选,每一次选择正确的概率只有1/2,如果这个基底序列达到20位,那就是1/2的20次方,序列越长,正确率越低,窃听者从而无法获得正确的密钥。 同时,由于窃听者对光子进行了观测,根据量子物理的理论,这种行为会干涉它的状态,从而导致它的偏振发生改变。B收到光子后,跟A进行核对,发现错误率明显提高了。说明中途肯定被别人窃听了,所以这条信道就不安全了,二者将停止通信。 如果是直接截获并克隆A和B之间的信息传输,然后慢慢研究呢?很抱歉,这也是不可能的。从“克隆”的意义上说,要想精确地复制一个物品,首先就要测量这个物品的所有信息。然而,对一个遵循量子规律的系统,我们不可能同时精确测量它的所有物理量,因为根据“海森堡测不准原理”,在同一时刻,不可能以相同精度测定量子的位置与动量,我们只能精确测定两者之一。那么,窃听者就算截获了A发送的光子,也无法完美复制出一个一模一样的给B,这样同样会导致窃听暴露。 即便窃听到了B的基底测量序列,并获得了A发送的对错表——这是有可能的,毕竟这些两步沟通都是通过经典信道完成——可窃听者也无法知道B的测量结果是什么。即便获得了B的测量结果,但正式通信时,窃听者也只有把光子拦截下来,再对照A的对错表才能知道密钥是什么。但这样一来,B就收不到光子了,窃听行为同样会暴露。 在这种情况下,由于光子是逐个发送的,一旦发现有一个光子失联,B可以随时中止通信,让窃听者收不到后面的信息,从而无功而返。 由此可见,从理论上讲,量子保密通信可以保证信道的绝对安全,不仅不易被窃听到信息,并且即使有人窃听的话,也可以在第一时间发觉,进而及时中断通信。由于它的这种高保密性的特点,量子通信有望应用到各种高密级的远程会议中。 量子通信的未来 当然,理论上绝对安全的量子保密通信,在实际应用中也存在漏洞,因为在单光子传送过程中会有噪音干扰,不存在理想状态那种绝对干净的信道。所以A必须发送多个携带相同信息的光子脉冲序列给B,保证他能够接收到其中一条。这时,窃听者可以伪装成噪音,截获其中一条,再按照之前提到的思路,从公共信道窃取B的基底序列和A的对错表,对照之后,一样可以获得正确的信息。但这里面涉及到了密码学中的降噪、诱骗态方案等问题,已经不属于量子通信本身的范畴,它需要我们通过其他方面的努力去克服,比如建设更好的信道等,在这里就不展开阐述了。 由于量子保密通信本身具有超高安全性的特点,它最适合的应用就是在军事需求方面,因此在研究初期,它得到我国国防经费的大力投入,在研究实力方面,军方的量子通信技术一向是最高的。 现在,随着技术的成熟,量子通信开始向民用领域拓展,实现科学技术转化成生产力。日前发布的《2016~2020年中国量子通信行业深度调研及投资前景预测报告》指出,量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域有重大的应用价值和前景,不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信,还可用于涉及秘密数据和票据的电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政以及企业云存储、数据中心等领域,而技术相对成熟,未来市场容量极大。这份报告为我们勾画出未来量子通信应用的蓝图。 在这幅未来图景中,随着“墨子号”的顺利发射,我国对量子通信技术的应用即将进入新阶段。“墨子号”将首次实现卫星和地面间量子通信,初步构建我国广域量子通信系统,并推动量子通信在广域网无线加密中的发展。与此同时,陆地上的量子保密通信也在逐步走入产业化阶段,正在进行中的项目包括下半年即将完工并开通的“京沪干线”,以及沪杭量子通信干线,陆家嘴量子通信金融网、乌镇量子通信城域网等。 而且根据规划,在“墨子号”发射成功后,我国还将发射多颗卫星,于2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子通信,届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,我国有望建成全球化广域量子通信网络。 届时,这个天地一体的量子通信网络将代替传统加密方法,成为新的信息卫士,渗透到各个领域之中,默默守护我们的信息安全和个人隐私。2023-08-13 17:17:181
国产量子隐身衣怎么样?
中国科学家的研究正在把“隐身衣”逐步变为现实国产隐身衣亮相:穿上后红外线完全探测不到11月1日,第十一届中国航展在广东珠海隆重开幕。在室内展馆,除了各类航天航空装备外,还有一些比较奇特的武器装备也同时参展。在室内展馆,国内厂商就展出了一款隐身衣,并邀请观众体验。从手持红外成像仪可以看到,在穿上这件隐身衣后,人体的红外特征基本消失。中国造“隐身衣”将成真超材料研发处世界前沿大公网4月11日讯斗篷一甩,从头到脚遮住,然后就消失在视线里……这一幕是电影《哈利波特》的经典镜头,而中国科学家的研究,正在把“隐身衣”逐步变为现实。4月8日,2016年超材料学术与应用研讨会在成都举行,会上揭示了中国作为超材料研究前沿,包括“隐身”功能在内的多项应用正在实现。在研讨会上,与会嘉宾讨论了中国当前在超材料领域的新进展。超材料有别于天然材料,是一种人工设计的特种复合材料或结构,通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计,使其获得常规材料不具备的超常物理性质。超材料可以对电磁波进行调制,改变电磁波的传播方式,因而在雷达、天线、电子战、电磁隐身等领域有诸多应用。“民众更关心超材料的‘隐身"功能,所谓‘隐身"在可见光领域,就如光围绕‘隐身壳"走一圈,直来直去没有拐弯,当然你就看不到中间有东西,因为没有散射”,浙江大学光电科学与工程学院马云贵教授还用了更简洁的比喻解释“隐身”概念,如同水珠滴在玻璃球上,经过球体后其形状没有发生改变。中国科学家的研究正在把“隐身衣”逐步变为现实制备问题待解决马云贵教授说,当前超材料技术属于国际科学前沿研究领域,主要国家间水平差距并不明显,共同面临的问题是“怎么把超材料合理制备出来”。深圳光启高等理工研究院研究员熊伟表示,针对不同应用环境提升电磁隐身性能,将对推动中国尖端装备的前沿研究和实际应用产生颠覆式影响。据超材料电磁调制技术国家重点实验室学术委员会委员赵治亚博士介绍,仅就专利而言,统计2002年至2015年,各国超材料相关专利约4000馀件,而国家重点实验室所依托的深圳光启已申请3000馀件国内外专利。(综合新华网、中新网)图:浙江大学研究团队在演示“隐身”装置的效果”资料图片“隐身衣”原理电磁波(包括光波)照射到物体时,会在物体上发生散射;散射的电磁波被接收后,就表明那里存在物体。如果能让电磁波“转弯”,绕着物体走,这样物体就能“隐身”。基于这个概念,“隐身衣”可以把照射过来的光线引导到其他方向,因此,人们便看不到“隐身衣”以及藏在里面的东西。2006年英国、美国科学家开发出全球首件二维“隐身衣”。两国科学家利用光学原理,成功地“隐身”了一个铜圆柱体。2023-08-13 17:17:273
cdn下载是什么意思
(一)CDN是英文Content Delivery Network的简称,即内容分发网络的含义。CDN许可证指的是颁发给从事内容分发网络业务企业的经营许可,是企业开展增值电信业务B12的从业牌照,业务编号B12.是内容分发网络业务许可证的简称,俗称CDN经营许可证,CDN资质。(二)CDN内容分发网络业务是指利用分布在不同区域的节点服务器群组成流量分配管理网络平台,为用户提供内容的分散存储和高速缓存,并根据网络动态流量和负载状况,将内容分发到快速、稳定的缓存服务器上,提高用户内容的访问响应速度和服务的可用性服务。简称CDN许可证、CDN资质、CDN牌照,属于第一类增值电信业务中的内容分发网络业务。一般为视频网站、门户网站、个人网站、购物网站、企事业单位网站或数据提供网络加速服务的,均需要办理CDN许可证, 相应证件办理操作可在阿里云了解。(三) CDN,即内容分发网络,通俗讲其主要功能就是让在各个不同地点的网络用户,都能够快速访问到网站提供的内容,不会经常出现等待或是卡顿的状况。 CDN,简单来讲就是一项非常有效的缩短时延的技术,CDN这个技术其实说起来并不复杂,最初的核心理念,就是将内容缓存在终端用户附近。内容源不是远么?那么,我们就在靠近用户的地方,建一个缓存服务器,把远端的内容,复制一份,放在这里,不就OK了?因为这项技术是把内容进行了分发,所以,它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network,内容分发网络。具体来说,CDN就是采用更多的缓存服务器(CDN边缘节点),布放在用户访问相对集中的地区或网络中。当用户访问网站时,利用全局负载技术,将用户的访问指向距离最近的缓存服务器上,由缓存服务器响应用户请求。2023-08-13 17:18:412
声控灯的原理是什么?
哈哈。。。声音跟黑暗光线是与关系,只有两者同时满足时,等才会亮,这就是为什么白天不亮,晚上亮的原因!它是将声音信号转换成电压信号或者是电流信号的。。。。2023-08-13 17:18:4411
蓝宝石的夜空的故事大纲
男主角江进晨, Koko (陈奕迅饰) 是一个维修火车机械工程师,他每晚的工作是检查铁路的情况;女主角石宝意 (蔡卓妍饰),二十一岁,一个在广州长大,十八岁去了澳门的女孩。到了二十一岁,她第一次乘坐飞机去美国会合当宝石研磨师的爸爸。故事是发生在 Koko 到美国旅行的时候,由于台风的关系,他便要滞留在台湾的机场,也就遇到首次出国的石宝意。宝意只有一个人在台湾,觉得非常无助,Koko 便主动帮忙,结果在航空公司安排下,他们要在机场以外的酒店住上一夜,宝意怕黑,于是 Koko 便提议出外吃晚饭,一起共处差不多十多小时。Koko 本来一直也是一个不善说话的男孩,但跟宝意聊天,却发现竟是十分投契。其实,宝意对石头、宝石相当有研究,她告诉 Koko 她的诞生石是蓝宝石,而由于 Koko 的生辰在三月,他的诞生石便是海蓝石。最特别的是宝意向 Koko 介绍一颗由爸爸送给她、也是一颗会吞星星的紫水晶,还指出这颗紫水晶除了可保平安,更可使旧情人重投怀抱。到了机场,由于没有机位的关系,宝意不能上机,在这情况下,Koko 觉得不能让一个女孩子留在台湾,于是就把自己的机位让给宝意,匆忙的十秒之间,两个人就此分手,没有留下任何的通讯。这时 Koko 发现地上有颗紫水晶,就拾起来保存着。两个月后 Koko 返回香港,他的生活也起了变化,开始喜欢每天在铁路路轨拾石头收集,更没有意思地去买了紫水晶的介指,这才发觉原来他很挂念宝意。有一天他向着紫水晶说,不知道还有没有机会再见宝,第二天,他乘火车到粉岭火车站时睡过了头,竟在便利店里遇到石宝意,他非常高兴,同时宝意也很高兴,以后他们都约在不同的火车站见面,同时双方感情也进展不少,很快便一起堕入爱河。但有一天,宝意告诉 Koko 她要回美国,Koko 不知怎办才好,宝意告诉 Koko 其实他们是不可能在一起的,反正她要回美国,而 Koko 也要在香港继续他的工作,所以便提出分手。但 Koko 绝不答应,更说她曾提过宝石是世上最好的锁来锁着世人,而这锁也把 Koko 自己牢牢的锁上了。宝意觉得很难过,便答应继续一起,但请他在她离开时不要送机,因为她不想有送别的场面。怎知原来宝意是有心欺骗 Koko,第二天她便离开了,幸好他还记得宝意曾提过要回美国的博物馆,看一颗叫 Hope Blue 的蓝宝石,于是便到美国找她,两人再次遇上。Koko 向宝意提道他已辞职,要留在美国一起选房子,一起生活。于是两人便一起四处选房子,十分快乐。第二天,Koko 发现宝又不知所踪,不明白何以宝意又骗他,结果他找上了宝意的爸爸,但她的爸爸却告诉 Koko 三个月前宝意已经去世了。原来三个月前送机那天,Koko 把自己的机位让给宝意,那天宝意却遇上撞机意外逝世了。Koko 十分痛苦,因为原来是他自己一手把最爱的人送走,只是紫水晶再为他带来宝意。2023-08-13 17:18:351