神奇而怪异的量子隐形传态.地球发现者

文化编年史 2024-05-03 22:48:39

以前,可能在我们的概念当中,在物理、天体这方面的科技上面,可能我们国家的科学家没有欧美的科学家那么厉害,有的时候会有这样的想法,但是其实现在中国在物理学这方面,其实也是走在了国际的顶尖位置,我刚才看到关于国际物理学上非常重大的一个突破,就是中国的科学家实现了单个光子的多个自由度的量子隐形传态。

这样的题目,对大多数的读者,或者甚至于是对科学爱好的一些群体来说,其实也不是很懂,其实说穿了,如果不是专门研究这个的物理学家,估计可能也解释的不是很清楚。为如果说是爱好科学,或者是爱好文明的起源。

这个看上去可能跟文明起源人类起源没有关系。但是我觉得目前微观世界,最小最小的组成部分就是传动状态。这个其实从最小的入手,有可能会拓展到整个的宏观世界,可能会说不定你还会从这个方面、这个角度去发现文明的起源来自于哪里,这是我自己在想这个事情,这么联系的,但是具体是怎么样的,我觉得可能需要更多更多的发现我们不知道的信息,最终来确定这样一个结果结论。

这个非常重大的发现,成果是在于多个自由度的量子隐形传态,因为在这之前在国际上面已经实现了单个自由度的量子隐形传态。

自由度、隐形传态这每一个词的含义和概念是什么意思?

量子,其实大家可能一直听到比如量子物理学或者怎么样,但其实真的要问什么是量子,可能我们候是懵的。

打个比方,像上台阶一样,只能一次上一个台阶,而不能上半个台阶,也就是说,在上台阶这件事情上,一个台阶就是最小的不可分割的基本单位。因为在这之下就没有更小的基本单位,那量指的就是最小的不可分割的基本单位,这个量就是量子化的,那这个最小的单位,就叫它量子。

我们正常平时所说的世界,也可以想象是可以无限可分的,就像宇宙化是无限的,我们目前所处的世界也是无限可分的,那微观世界里面,有很多的物理量是量子化的,比如说原子当中电子的能量,那就是最小的一个能量的单位,所以他们在描述微观世界的理论必然是最终要变,要是量子化的这个理论,就是量子力学,量子力学就是准确的描述微观世界的理论,那反过来说,其实宏观世界,我们所处的宏观物质,整个世界上所有这些可见的东西,其实它们也都是由微观粒子组成的,所以,你要是对宏观世界进行一个准确描述,到最后也必然会涉及到,都会切入到那个点,就是量子力学,因为毕竟所有的宏观物质都是由最小最小的那个单位,也就是说量子来组成的微观粒子,我刚才前面提到其实所喜欢所感兴趣的关于文明的起源,到最后也必须肯定是要聚焦到最小最小的那个点,目前来说,我觉得暂时从目前来说,可能那个点就是量子,因为量子之下到底是不是有别的点,更小的点,微观的更小的,我是觉得也很难说,因为在不同的科学发展的过程当中,大家一直认为所发现的那个最小的东西,其实里面还有更小的东西,一直在不断的往前发展,就有点像是宇宙这种无限制的这样范围概念来讲,这个最小的这个量子的概念,好像也是不断的可能会发现一些新的东西在里面,这个就是量子。

那么隐形传态是什么?这其实是一个在1993年提出来的方案,比如说有两个粒子,粒子A和粒子B,粒子A的所未知的量子态是最小的,它的量子态传输到远处的这个粒子B,它们俩是中间是相隔一段距离的,让粒子B的状态变成粒子A开始的那个状态,这个时候要有一个概念,就是它并不是一个复制,因为这个状态就是说传送的是离子A的状态,而不是把离子A传送过去,它们俩的空间位置没有变化值,粒子A和粒子B还是在原来所处的位置,但是,粒子A的它的状态变到了粒子B的身上,就是粒子B变成了粒子A的状态,但是粒子A还在原处,但是它已经不是开始的那个状态,它的状态已经变成了另外一个状态,可能是未知的,所以,在任何时刻都只有一个粒子是处于这个目标状态,而不是说复制了这个状态,它并不是说把粒子B的状态变成了和粒子A两个都是粒子A同样的状态,而是状态转移到了粒子B的身上,但是粒子A的状态呢,已经不是原来的状态了,所以这是一个,破坏性的复制,就是把它的状态变到了B身上,但是A原来的状态已经变成换了一个状态,原来的状态已经没有了,我们宏观世界,比如复印一个东西,或者现在3D打印机打印出一个立体的物质,都很容易,但那是复制。

我们可以把东西完全一样的复制出来,复制出来一个复制品,原件还在,可是量子力学当中的隐形传态就是它不是复制,它只是把粒子A的状态变到了粒子B的状态。

粒子A的状态改变了,而且这个变化很快。

有的人把它想象成在一些科幻片里也会出现,在这个空间瞬间移动到了另外一个空间,好像感觉速度可以超过光速,超过各种各样的速度,推翻相对论,但物理学家说这是错误的,因为在这个隐形传态的方案当中,它有一步就是把这个重要信息从A处传到B处。利用这个信息,把粒子B的状态变成一个所需要的目标状态,但是,它这个信息传送的时候,用的还是经典的信道传送,比如说打电话、发邮件或者各种各样的这种传送方式,但是速度是不能超过光速的,目前来讲可以确定就是整个隐形传态的速度是没有办法超过光速的,还有人可能会想象这个隐形传态就有点像电影里面的这个传送,可以把人瞬间的传移到传送到很远很远,你想到的任何地方、任何空间,这个时候有的人还在担心,这个人复制过去之后,那原来的肉体,原来的自己这个肉体,意识各方面就很难去,这里面有一个伦理,你不可能复制出两个一模一样的人,而且有一模一样的同步的思维,这个是不可能的,因为首先目前,它的状态就是量子隐形传态,是用不高于光速的速度,破坏性的把一个粒子的未知状态传送给另一个粒子,就打个比方,如果用颜色来代表它的这个状态,未知的状态,假如粒子A是红色的,那通过隐形的传态,我们可以让很远的地方的粒子B变成红色,可是粒子A,它不再是红色,它可能是绿色,所以物理学上面我们完全不需要知道这个粒子A最初是什么颜色,这个红色我们不知道,不管它是什么颜色,这个隐形传态都可以保证让粒子B变成粒子A的颜色,但是,粒子A原来的颜色变掉了,我们可以通过粒子B了解到粒子A的状态,而我们不需要知道A是什么状态,我们只要通过B就可以知道了,通过B我们知道粒子A原来是红色,但是这个时候粒子A已经不是红色了,所以粒子A的状态我们永远都不需要去知道,不知道大家能不能理解这样一个概念。

就是说其实这样的传送,破坏性的传送或者复制,其实在很多领域都可以带来颠覆性的科技,但是,在之前国际物理学界,是实现了单个自由度的量子隐形传态。

自由度需要再解释一下,自由度是什么呢?自由度就是描述一个体系所需要的变量的数目,打个比方说,有一个静止在一条线上的粒子,那描述它就只需要一个数,那它的自由度就是1,如果说是静止在一个面上的粒子,因为它是两维的,所以自由度就是2,线的话,只需要描述一个数就可以,但是面上面可能需要两个数字来描绘它,那自由度是如果是三维空间的静止的就是不动的粒子的话,自由度是3,因为它有3维,但是如果是描述三维空间里的一个运动的粒子,那运动的粒子就需要知道它位置的3个分量,还有一个动量的3个分量,因为它是运动的,这个时候自由度是6,作为光子来说呢,它具有两个动量,自旋角动量和轨道角动量,这两个词没必要去弄明白,只要知道它光子它是两个自由度就可以。

当时,在1997年的国际物理学界做了一个实验,他们把光子的一个动量就是自旋的这个动量也就是说从粒子A传送到了粒子B,就做了一个自由度的这么一个隐形传态实验,此后,有很多体系的各种自由度都被传输,但是每一次实验都只能传输一个自由度,所以在这之前一直没有实现多自由度的量子的隐形状态。

因为什么呢?因为传输一个自由度就只是传输它的一个状态,当然也是很厉害了,因为你把它无端端的从A把它破坏性的复制到B,很厉害,但是它只有一个演示的价值,如果需要使用的话,你必定是要传输多个自由度。

只有传输到多个自由度,才可能把这个粒子的所有的信息隐形传态到粒子B,而且,科学家认为这在理论上是完全可以实现的,说理论上可以实现多自由度的一个隐形状态,打个比方假如说粒子A,它有两个状态,就是两个自由度是颜色和形态,它比如说是红色的正方体,从理论上来说,就可以把它的红色的正方体这个状态瞬间的复制到粒子B这边,把粒子B变成一个红色的正方体,看到粒子B在已经传带之后,就可以知道粒子A这个目标原来的状态是红色的正方体,但是这个时候B变成了粒子A的原来状态之后,粒子A的状态就已经变掉了,具体可能是变成绿色的球体,也可能是变成其它的状态就不知道了。所以,这个理论上是可以实现的,但是跟传输一个自由度相比有极大的困难,因为这个隐形传的实验一般需要一个传输的量子通道,那这个通道,是由多个粒子组成的,这些粒子组成之后纠缠在一起,就让一个粒子状态的改变立刻会造成其他粒子状态的改变,物理学上属于纠缠态,那制备多粒子的纠缠态已经是个非常困难的任务,因为它要传输一个状态的话就非常困难,要传输多个粒子的自由度,多个自由度的话,一个粒子的多自由度的话就要具备多个粒子的多个自由度,大家可以脑补一下,这可以说是非常非常困难,所以在单个自由度的实验上,已经正式可以传输之后,隐形传态之后多个两个自由度以上的就再也没有人做到过了,那后来,中国的研究小组攻破了这个难关,他们搭建了6个光子的自旋轨道的角动量纠缠实验平台,而且他们实现了自旋就是光子的自旋和轨道角动量的同时传输,这是目前来说是非常重要的大的突破,因为从97年到现在已经将近20年,才实现了从一个自由度到两个自由度的一个同时的隐形传态,不知道大家是不是跟我一样,都有那么简单的一个理解,因为实际上在真正的物理实验,或者论文里面,会有更多的可能让普通人没有办法去理解的一些描述,但是我觉得我们了解到大概的意思,已经够了,因为每个人都有他专门的研究方向,科学家研究组有很多的设备,很多的人,他们就是研究这些具体的一些能够改变科技的实验。

我们只需要享受他们这个实验带来的进步,通过他的实验的证实,让我们的普通的爱好者,会产生更多的自由度更大的范围更大的一些想象,我觉得这是最终的价值。这件事情其实就是说明了中国在量子物理学这方面也是已经是非常厉害了。

我相信这样一个实验,如果再深入下去,有可能中国这个团队不久之后就会得到物理学这方面的一些国际奖项,非常的厉害。

物理学家都是一群让人佩服的地球发现者,这是我对他们新的定义,地球发现者或者说是宇宙发现者,因为没有他们,我们可能对这个世界,对这个宇宙,可能了解的跟现在比都是很小很小的一部分。

说明:上面是十年前的个人了解和当时想法,现在写出来,感觉我的想法还是挺超前的。同时,以上全部内容均为个人理解,并不专业,但是可以供需要的人参考。

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评论列表

全能全智

全能全智

1
2024-08-01 23:44

比量子还神奇的是虚粒子[点赞][点赞]