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量子纠缠  

2018-02-06 10:24:25|  分类: 【浅说量子】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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量子纠缠 - 真心阳光 - 《真心阳光》博客

 量子纠缠(quantum entanglement),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,是一种量子力学现象,1935年由爱因斯坦波多尔斯基罗森提出的关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态 ,虽然粒子在空间上可能分开。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 。爱因斯坦将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用(神鬼级的远距离相互操作作用)”(spooky action at a distance) 。但这并不仅仅是个诡异的预测,而是已经在实验中获得的现象,比如科学家通过向两个处于室温的纠缠的小钻石发射激光(图中绿色)。

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量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术,与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间“交流”的速度是光速的几千倍,但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则,也即任何信息传递的速度都无法超过光速,仍然成立。实际上的纠缠作用并不很远,而且一旦干涉其中的一方,纠缠态就会自动消除,所以无法利用这种能力发送信号。
量子态隐形传输,是对古典物理称为“定域性定律”(locality)的基本原则又一打击。其定律指出,一个物体只能被它周围的环境直接影响。量子论承认“幽灵般的远程效应”。
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  2016年12月,从中国科学技术大学获悉,潘建伟院士及同事陆朝阳、陈宇翱等近期在量子信息科研领域再获重大突破,他们通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源,首次成功实现“十光子纠缠”,再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。 

2017年6月15日公布,中国量子科学实验卫星“墨子号”迎来了第一项重大成果,率先成功实现“千公里级”的星地双向量子纠缠分发,打破了此前国际上保持多年的“百公里级”纪录。
此外,科学家希望能够建造量子计算机,利用粒子纠缠进行超高速运算。

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纠缠态作为一种物理资源,在量子信息的各方面,如量子隐形传态、量子密钥分配、量子计算等都起着重要作用。 然而,受实验条件限制和不可避免的环境噪声的影响,制备出来的纠缠态并非都是最大纠缠态:另一方面,纯纠缠态受环境的消相干作用也会退化成为混合态。使用这种混合纠缠态进行量子通信和量子计算将会导致信息失真。为达到更好的量子通信或量子计算效果,需要通过纠缠纯化技术将混合纠缠态纯化成纯纠缠态或者接近纯纠缠态。因此,如何提纯高品质的量子纠缠态是量子信息研究中的重要课题。常见量子纠缠态应用,例如:量子通讯应用于量子态隐形传输量子计算应用于量子计算机,量子计算在实现技术上有严重的挑战,实现这一问题要解决另外三个问题——量子算法、量子编码、实现量子计算的物理体系,量子保密通讯也广泛应用于量子密码术中。
量子互联网——由链状纠缠粒子环绕整个地球而形成的量子通信网络。这种网络能够安全地共享加密密码,并且绝对能够监测到窃听的企图。 
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