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量子革命 拉开大幕

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量子革命 拉开大幕

8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功升空,标志着我国空间科学研究迈出重要一步;也标志着人类对于量子物理的研究,正逐渐从理论研究走向现实应用。而对于量子物理来说,这还仅仅是人类迈出的“一小步”,一场“量子革命”,刚刚拉开大幕

量子被认为是物理世界里最小的、不可分割的基本个体,过去的一百年,无数科学家为之倾倒。量子拥有许多“反常识”的奇妙特性,量子态叠加、量子纠缠、量子不可克隆定理就是其中的代表。

量子纠缠

两个纠缠在一起的量子,存在某种“心电感应”,无论两者相距多远,都能在一瞬间同时改变状态。这种特性打破了以往物理学中的“定域性”,甚至一度遭到爱因斯坦的怀疑。不过科学研究最终证实,这种“幽灵般的超距作用”确实存在,且能被利用。

有了“量子纠缠”的特性,科学家自然想到了利用其特性的方式——制备一组互相纠缠的量子,并分别放在跨度甚远的两个空间中,之后改变其中一个量子的状态,就能瞬间改变另一个量子,从而达成信息的瞬间传输。

由于量子不可克隆定理,量子信息传输有着天生的安全性——一旦有窃听者试图探听量子传输中的信息,就会破坏原有的量子态传输,从而被发现。因此,量子信息传输被认为是绝对安全的信息传输方式,将成为未来信息技术的重要一环。

“墨子号”主要科研任务有三:首先,通过量子卫星实现卫星和地面的量子密钥分发,从而实现广域的量子保密通信。其次,对量子力学本身的基本原理进行检验。第三,“墨子号”将连接中国和奥地利之间的量子通信网,以证明全球规模的量子通信网络设想是可行的。

(原标题:量子革命 拉开大幕)

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