• 量子隱形傳態

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    量子隱形傳態

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    量子隱形傳態是一種將量子信息從一個地點的發送者轉移到一定距離的接收者的技術。在科幻小說中,傳送通常被描繪成將物理物體從一個地方傳送到另一個地方的手段,而量子傳送只傳送量子信息。發送者不需要知道被轉移的特定量子狀態。此外,接收者的位置可以是未知的,但為了完成量子傳送,經典信息需要從發送者發送到接收者。因為經典信息需要被發送,所以量子傳送的速度不能超過光速。

    最早研究量子傳送的科學文章之一是C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, and W. K. Wootters在1993年發表的《通過雙經典和愛因斯坦-波多爾斯基-羅森通道傳送未知量子態》,他們使用雙通信方法來發送/接收量子信息。1997年,由Sandu Popescu和Anton Zeilinger分別領導的兩個研究小組在實驗上實現了這一目標

    量子傳送的實驗確定了信息內容--包括光子原子電子和超導電路--以及距離,其中1400公里(870英里)是潘建偉小組利用Micius衛星進行天基量子傳送成功的最遠距離。

    非技術性摘要

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    在與量子信息理論有關的問題上,用最簡單的信息單位來工作是很方便的:量子比特的雙態系統。量子位的功能是經典計算部分--比特的量子模擬,因為它的測量值既可以是0也可以是1,而經典比特只能被測量為0或1。 量子雙態系統試圖將量子信息從一個地方轉移到另一個地方,而不丟失信息并保持這種信息的質量。這個過程涉及到信息在載體之間的移動,而不是實際載體的移動,類似于傳統的通信過程,因為在信息(數字媒體、語音、文本等)傳輸時,雙方保持靜止,這與teleport這個詞的含義相反。teleportation需要的主要部件包括發送者、信息(量子比特)、傳統信道、量子信道和接收器。一個有趣的事實是,發送方不需要知道正在發送的信息的確切內容。量子力學的測量定理--當對一個量子狀態進行測量時,任何后續的測量都會崩潰,或者觀察到的狀態會丟失--在遠程傳輸中產生了一個強加的現象:如果發送者對他們的信息進行了測量,當接收者獲得信息時,狀態可能會崩潰,因為與發送者進行初始測量時相比,狀態已經改變。

    對于實際的遠距傳輸,需要創造一個糾纏的量子態或貝爾態來傳輸量子比特。糾纏通過創建或將兩個或多個獨立的粒子放入一個單一的、共享的量子態,在其他不同的物理系統之間施加統計學上的相關性。這個中間狀態包含兩個粒子,它們的量子狀態是相互依賴的,因為它們形成了一種聯系:如果一個粒子被移動,另一個粒子將隨之移動。糾纏中的一個粒子發生的任何變化,另一個粒子也會發生這種變化,導致糾纏的粒子作為一個量子態行事。正如貝爾測試實驗所驗證的那樣,即使測量是獨立選擇和執行的,彼此之間沒有因果聯系,這些關聯性也是成立的。因此,在時空的一個點上進行的測量選擇所產生的觀察結果似乎會瞬間影響到另一個區域的結果,即使光還沒有來得及穿越這個距離;這個結論似乎與狹義相對論不一致。這就是所謂的EPR悖論。

    量子隱形傳態

    然而,這種關聯永遠不能被用來傳輸比光速更快的任何信息,這句話被囊括在無傳播定理中。因此,遠距離傳輸作為一個整體永遠不可能是超光速的,因為在伴隨的經典信息到達之前,一個量子比特不能被重建。

    然后發送者將準備好量子比特中的粒子(或信息),并與中間狀態的一個糾纏粒子結合,引起糾纏量子態的改變。糾纏粒子的變化狀態然后被發送到一個分析儀,該分析儀將測量糾纏狀態的這種變化。

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