量子纠缠是怎么回事?可以用来干什么?

2020年6月15日,《自然》杂志发表了我国科研团队,用“墨子号”量子科学实验卫星,成功实现千公里ji别的,纠缠态量子密钥分发的相关研究成果 。

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该项成果,意味着量子纠缠加密通信,这一“绝对无法被窃听”的技术,又被我国“修炼”的更加精进了 。
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那么
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量子纠缠,是怎样确保己方信息绝对安全的?
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又是怎样让己方信息,在被窃听的瞬间,自动作出反应的?
量子纠缠是怎么回事?可以用来干什么?

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为什么说,量子纠缠加密过后的信息,从本质上就无法破解?
1935年,爱因斯坦,波多尔斯基,罗森,三位物理学家发表了后来被称为,EPR实验的论文,在该论文中,爱因斯坦根据量子力学的,叠加率和守恒率,认为如果把两个电子看成一个系统,那么这两个电子不论距离多远,就都还得满足守恒律 。
也就是说,哪怕这两个电子相隔千万光年,他们之间的状态仍然会实时传递,要坍塌就一起坍塌 。
且整个过程是无视光速的,而在当时以及今天的物理学界,真空光速,都是物质和信息传递速度的上限 。
爱因斯坦在论文中指出的,这种鬼魅般的超距作用,被薛定谔看到之后,后者将这种理论现象,命名量子纠缠 。
【量子纠缠是怎么回事?可以用来干什么?】量子纠缠这种“瞬时”的特性,让它成为后来很多科幻作品中的常客,比如《三体》中的智子,就是利用量子纠缠,实现4.22光年外的比邻星,和地球的实时通信的 。
但事实上,量子纠缠的“反应速度”虽然千万亿倍于光速,但处于纠缠态的量子之间,是不可能传递信息的,因为“纠缠”是一种特性,而不是一种可以被用来传输信息的规律 。
今天的人类对量子纠缠的weiyi应用,就是将它作为“最顶ji的加密手段”
毕竟从最初的凯撒密码,到后来的恩尼格玛,加密技术都直接影响信息安全,而信息安全又影响着,人类之间一切竞争行为的胜负 。
量子纠缠加密,就是将原来基于数学的加密密钥,替换为基于量子力学的“量子纠缠密钥”,这样一来信息的发送端和接收端,将共享同一个“稳定”的量子态,如果在信息的传送过程中出现窃听者,那么发送端和接收端的量子态,就将同时坍塌 。
如此一来,信息的两端就都知道了窃听者的存在,并且量子状态崩溃之后,窃听者也无法再继续获取数据信息 。
需要再次重申的是,在以上的整个过程中,量子纠缠仅仅是作为密钥存在的,它是一种加密手段,而不是承载信息的载体 。
真正用来传递信息的,仍然是人类早已使用了数个世纪的无线电波 。
量子纠缠加密的成功,归根结底,还是因为量子态的坍塌,毕竟在现有的理论体系中,量子态就是最敏感的状态,只要存在观察者,量子态就能马上做出反应 。


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