说起来,量子力学似乎和我们的生活很远,又何必自寻烦恼去了解它呢?是的,生活有两种,一种是维持我们生命正常代谢的物质生活。在这类生活里,人们已经不自知地在享受量子科技带来的便利,电视、手机和各类智能电器中的芯片都有它的影子。
还有一种生活是精神生活,要活出现代文明的滋味,就需要能分享现代科技和艺术带来的审美体验。它属于超越肉体享受的高峰体验,本文就从《量子力学究竟是什么》这本科普书,带你领略一下第二类生活中的“美景”之一,量子通信。
媒体为了吸引眼球,报道追求的是有故事,常常夸大其词。这类比较技术的东西被渲染得很神秘,还说是能改变世界。
其实,量子通信并非靠量子态来传送信息。传送信息仍然靠传统通信,不同的是量子通信采用了量子纠缠技术来提供了一种不可窃取的动态密码本。
比如爱丽丝和鲍勃两个人通信,他们的发送方只要把通信文字(假设用英语)中按顺序一个字母一个字母地发即可。每个字母实际发的是字母的二进制编码。而为了不让窃听者知道发的是什么,他俩有一个同步协调的译码本。发A时发的是K…等等。至于跳了几个完全是随机的,只有他俩自己知道。
这是怎么做到呢?就要靠量子纠缠了。比如机器向他俩各自发出两个纠缠的光子,他们各自用相同设置的偏振器接收一个。至于是“0”还是“1”完全不确定,但他俩只要有一人“查看”这个译码本 ,随机状态就坍缩为一个具体的数字,比如“1”,另一方会同时(超距,会叫超光速)看到相同的数字“1”。
两人同时收到若干个相同的量子数位后,两人就知道当前的传统信息通道对应的字符码该如何翻译了。所谓的量子通信其实只是一个同步译码本。监听人无法截获译码本又不让通信者知道,这是量子特性决定的。
再要问量子为何有此行为,那就读读《量子力学究竟是什么》这本书吧,400多页,不是我在一篇美篇里能讲清楚的。如果阅读量还可以,我再写一篇量子计算,它是不是能改变世界就不好说了。
可别走到另一个极端,这么简单,潘建伟团队花那么多钱取得的领先还有意义吗?实际的技术过程比我说的复杂很多,维持纠缠并不容易,中间检测也相当复杂,一个E91协议就够喝一壶的。
《量子力学究竟是什么》的作者是“得到APP”的老师,课讲得深入浅出,我上过他的其它课。这门课300多,有点贵,我就在当当上买了本五折的书来读。阅读体验挺不错,推荐给大家。
注解:
1)量子纠缠说明在两个或两个以上的稳定粒子间,会有很强的量子关联。例如在双光子纠缠态中,向左(或向右)运动的光子既非左旋,也非右旋,既无所谓的x偏振,也无所谓的y偏振。
2)配图来自网络