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什么是量子传输?

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解决时间 2021-02-12 13:19
谁可以给我详细的讲说一下这个量子传输,怎样把物体分解,再传输?是怎么样的原理,是否有大体的公式
最佳答案
量子在微观领域中,某些物理量的变化是以最小的单位跳跃式进行的,而不是连续的,这个最小的单位叫做量子。 互联网的传输速度跟光速哪个更快想提高网速的方法只能是提高光纤的传输频带,目前还没有发哪种材料的传送速度接近光速。互联网传送速度没有光速这一说 通过量子实现瞬间转移1993年,美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案:将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的复制品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。
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。
全部回答
量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。在量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象,即通常所说的“量子纠缠”。量子态隐形传输就是指利用“量子纠缠”技术,借助卫星网络、光纤网络等经典信道,传输量子态携带的量子信息。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,是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术,需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”,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。环量子的三种自旋编码和对dna双螺旋结构的孤立波模拟,奠定了量子信息学及其量子计算机新的理论基础;而原子间量子态及多粒子纠缠态隐形传输的探索,会更多拓展三旋理论的这一基础。    关键词:量子计算机、量子信息学、量子纠缠、隐形传输、三旋理论   一、潘建伟教授的多粒子态隐形传输   量子信息学告诉人们:量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年,美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案,即位将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的转化品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。因为制造量子计算机需要量子态的隐形传输,因此,实现原子间量子态隐形传输是奠定研制量子计算机的基础之一。2004年6月,美国和奥地利的物理学家在没有任何物理连接的情况下,实现了原子间的量子态隐形传输。与此同时,我国潘建伟教授等科学家已实现了五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传输,他们的实验方法在量子计算和网络化的量子通信中也有重要的应用。   美国国家标准与技术研究所的科学家是利用激光技术,对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先,他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着,他们准确地测量了这两个原子的量子态,然后通过激光将它们的量子态复制到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%。而另一个研究小组的奥地利因斯布鲁克大学的科学家则采用钙原子,同样实现了量子态隐形传输,成功率为75%。其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。但两项实验在具体方法上有所不同,奥地利小组使两个原子距离相对较远,以便用激光单独地改变一个原子的状态;美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。   为了进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输,事先需要让距离遥远的两地共同拥有最大的“量子纠缠态”。所谓“量子纠缠”是指不论两个粒子间距离多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象,即两个粒子之间不论相距多远,从根本上讲它们还是相互联系的。这是一种“神奇的力量”,可成为具有超级计算能力的量子计算机和“万无一失”的量子保密系统的基础。但由于在量子通信通道中存在种种不可避免的环境噪声,“量子纠缠态”的品质会随着传送距离的增加而逐渐降低,也就是说,两个粒子之间的纠缠会因传播距离的增大而不断退化,其纠缠数量也会随之越来越少。这是导致量子通信手段目前只能停留在短距离应用上的根本原因。   量子计算机处理量子信息的基本信息单位是量子比特,但现有技术还不能使量子比特快速移动。美国国家标准与技术研究所的原子间量子态隐形传输技术,可以提升量子比特的移动速度,加快逻辑运算的速度。这以前科学家曾经成功地对光子进行量子态隐形传输,而光子主要用于量子通信,原子在量子计算中更有潜力。但多粒子纠缠态的制备与操纵,是近年来国际上蓬勃发展的量子物理与量子信息研究领域长盛不衰的研究热点。此前,三粒子和四粒子之间的量子纠缠已在实验上得到了实现,并被用来证明量子力学的非定域性,即一种被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”。但是,在现实世界中,如何把量子纠缠应用到量子计算和量子通信中还面临着巨大挑战。为确保量子计算的可靠性,就必须掌握量子纠错这一最关键的技术。但要实现普遍适用的量子纠错,仅仅靠三粒子和四粒子之间的纠缠已无法满足需要,须得同时把五个粒子纠缠起来,并加以相干控制才行。这在技术上难度极大,因此五粒子纠缠态的制备与操纵一直是国际上长期以来公认的高难课题。潘建伟教授等科学家利用五光子纠缠源,在实验上还演示了一种新的“终端开放”的量子态隐形传输,即在不确定选择某个粒子作为量子态输出终端的情况下,先将一个粒子的量子态隐形传输到另外多个纠缠着的粒子上,尽管这些粒子分别在相距遥远的不同地点,但只要通过适当操作,仍可将输入的量子态在任意选定的一个粒子上读出。这种新颖的量子隐形传输态正是量子纠错和分布式量子信息处理中必须掌握的一项关键技术。这一研究成果被称之为远距离量子通信开辟了研究的新方向。
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