OFweek光通信網(wǎng)訊 拋棄宏觀世界的統(tǒng)統(tǒng)“常識”,掙脫由傳統(tǒng)經(jīng)驗修建的枷鎖,保持“腦洞大開”的狀況,文科生也要“咬牙堅持”,信賴我,這一次你會發(fā)現(xiàn)量子通訊,原來如此!
1月8日,2015年度國家天然科學(xué)獎一等獎被頒給了如許一個項目:“多光子糾纏及干涉度量”。該項目由中國科技大學(xué)潘建偉院士帶隊,彭承志、陳宇翱、陸向陽、陳增兵共同完成。
獎項頒出后,各類科普文章紛紛出爐。簡單來說,多光子糾纏及干涉度量就是根據(jù)量子物理原理提供的一種全新體例河北人事考試中心網(wǎng),對信息進(jìn)行編碼、存儲、傳輸和邏輯操作,并對光子、原子等微觀粒子進(jìn)行正確操縱,以確保通訊安全和提拔計算速度等方面可以突破經(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸。
但是要真正理解這段話,并不容易。第一個題目就是,量子物理原理是什么?
在推開神奇量子世界的大門前,你必要輕裝上陣:拋棄掉你在宏觀世界所獲得的統(tǒng)統(tǒng)“常識”,掙脫掉那些由傳統(tǒng)經(jīng)驗修建的枷鎖,保持“腦洞大開”的狀況,并隨時預(yù)備接受各種“這怎么可能?”
然后,開始吧。
第一站波粒二象性——看與不看很緊張
量子,是能量的最小單位。中國科技大學(xué)近代物理教授陳宇翱說過,微觀粒子都是量子,我們在初中化學(xué)書上接觸過的原子、電子和光子,均屬量子大家庭?梢哉f,整個世界,都是由量子組成的。不過,因為量子太小了,對絕大多數(shù)人來說,它是“最認(rèn)識的陌生人”。
微觀粒子,有個神奇的屬性,叫作波粒二象性。
雙縫干涉實驗證明了這一點。想象一下,你手中有一臺電子發(fā)射器,面前擺著一個開了兩條縫隙的隔板,隔板后放置了一塊屏幕。當(dāng)你打出的電子充足多,屏幕上應(yīng)該出現(xiàn)什么景象?
假如電子是粒子,那么屏幕上應(yīng)該出現(xiàn)兩條條紋——電子隨機選擇穿過兩條縫隙中的哪一條,并在屏幕上留下痕跡。然而,實際情況卻是,屏幕上留下了明暗相間的多條“干涉條紋”。研究這些條紋的分布后,人們驚奇地發(fā)現(xiàn),光子好像在穿過縫隙時,具有某種“波”的特征。也就是說,它并非在兩條縫隙中選擇了一條穿過,而是以“波”的情勢,同時穿過了兩條縫隙,并且本身與本身發(fā)生了干涉——假如一條波的波峰正好碰到另一條波的波谷,亮度剛好抵消掉,形成了屏幕上的“暗處”。
但是,電子又明曉暢白顯現(xiàn)出粒子的特征。當(dāng)我們逐個發(fā)射電子時,你就會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)營銷策劃,電子穿過隔板縫隙后,會在感應(yīng)屏上的某個位置打出一個亮點。只是它的分布吻合干涉條紋的分布規(guī)律:落在亮區(qū)的概率高,落在暗區(qū)的概率低。
為什么?科學(xué)家給出了一個勇敢的詮釋:在撞上感應(yīng)屏之前,無人干擾,電子確實以波的體例,穿過了兩道狹縫;但一旦它撞上了感應(yīng)屏,波函數(shù)馬上坍縮成為一個點。
感應(yīng)屏在這里,扮演了“觀測者”的角色。換個說法——電子呈現(xiàn)出什么狀況,取決于“觀測”。
觀測很緊張嗎?左看右看上看下看,那個女孩都不簡單?可是在微觀的粒子世界,任何一種介入,都會對測量對象產(chǎn)生致命干擾。你永久無法得到一個粒子的悉數(shù)信息——當(dāng)你知道了它的位置,它的速度也由于你的“知道”而發(fā)生了改變——這也是鼎鼎有名的“不確定性”原理。
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