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1 # 伊棋知點
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2 # 彭大博士電工電子精講
把徹頭徹尾的鐳射通訊吹成基於單光子收發的量子金鑰通訊和量子通訊,是掛羊頭賣狗肉!
全世界初中光學都錯了嗎?
全世界初中畢業生都知道:一道光束(包含無數無量個光子),遇到障礙,部分或被反射,部分或被折射,部分或被吸收。
太陽向地球發出的光,絕大多數光子被大氣層吸收或反射回太空,否則地球早被烤焦了。
墨子衛星向千公里外的地面兩個地點發射的單個糾纏光子,在穿越大氣層過程中,不被髮射、折射、吸收?
難道這單個糾纏光子是能自動變軌、自動避碰、自動導航的智慧光子?
如果分發的糾纏光子不是智慧光子,那麼就無法向兩地分發糾纏光子對。
墨子衛星量子通訊的步驟是:
1.衛星上製備糾纏光子對
2.衛星將相互糾纏的一對光子,分發到兩個未來需要進行量子通訊的地面站。
3.任一個地面站的糾纏光子狀態,將與另一個地面站的另一個糾纏光子狀態同步變化。
既然天地之間無法收發單個光子,那麼何來基於單光子收發的量子金鑰通訊?
既然天地之間無法收發單個糾纏光子,何來基於糾纏光子的量子通訊?
把徹頭徹尾的鐳射通訊吹成基於單光子收發的量子金鑰通訊和量子通訊,不是掛羊頭賣狗肉嗎?
不要再繼續浪費寶貴的科研經費了。
量子通訊目前已經實現。但是,中微子通訊可能性仍然非常低。雖然已經在費米實驗室(FermiLab)實現了中微子通訊,但是要實際應用,仍然困難重重。
量子通訊已實現來看一些例項。2019年4月12日,山西大學量子光學與光量子器件國家重點實驗室自主研發的量子保密通訊開通儀式在校圖書館一層大廳舉行。10時40分,一個量子加密影片電話從山西大學接通到光大銀行太原分行。黃桂田校長與光大銀行太原分行行長王琳進行現場影片通話,他們互相問候並祝賀這一系統成功開通。整個通話過程訊號穩定、傳輸流暢,充分展示了量子保密通訊技術良好的效果。
山西大學量子通訊現場中微子通訊不易實現的原因有以下幾點。中微子與物質的弱相互作用中微子與物質的相互作用非常微弱。每一秒鐘都有數十億顆中微子像流星一樣穿過人的身體,沒有任何互動。這就很難檢測或引導它們沿著所需的路徑(如導線)移動。
圖片來自網路中微子的產生中微子通常在放射性反應中產生(例如核反應堆的裂變過程)。因此,生產它們並不困難,但要做到沒有副作用(即輻射)是相當困難的。此外,儘管可以很容易地產生數十億個這樣的粒子,但要在其中編碼資訊是很困難的,因為它們與物質的互動並不多,也就是說,無法把資訊寫進它們裡面。
圖片來自網路不易控制路線由於它們並不與物質發生真正的相互作用,因此很難將它們置於固定的路徑上。人們可以把電子放在電線裡,把光子放在光纖裡,但是卻無法真正限制中微子的路徑。這意味著,如果想要交流,很可能必須把中微子發射器和探測器排成一條直線。這在長距離通訊中不易實現。
圖片來自網路中微子探測器要求高中微子不帶電荷,因此它們不與物質發生電磁作用。有幾種方法可以檢測到它們。最常用的方法是測量中微子與物質發生相互作用時產生的切倫科夫輻射(Cherenkov radiation)。由於中微子只參與弱相互作用,一般探測器需要建造得足夠大,才能確保接收到足夠數量的中微子訊號。 中微子探測器一般會選擇建造在地底深處,以遮蔽宇宙射線以及其它背景輻射。對比手機的便攜性時,這樣巨大的探測器對通訊來說毫無用處。
目前世界上已建好的中微子探測器: 神岡探測器(日本),啟用於1983年。 超級神岡探測器(日本),1990年代在神岡探測器的基礎上擴建。 薩德伯裡中微子觀測站(加拿大),啟用於1999年。 IceCube中微子觀測站(美國),啟用於2010年。 巴克三中微子觀測所(前蘇聯),啟用於1977年。背景噪音正如前面提到的,每秒鐘有數十億的中微子穿過人的身體。因此,背景噪音是巨大的。像IceCube這樣的中微子探測器必須放置在地底,並進行適當的校準,以消除背景噪聲,以便檢測任何訊號。中微子的信噪比對於任何實際應用來說都太低了。
圖片來自網路中微子的味與振盪中微子有三種味,每一種中微子都對應一種帶電的輕子——電子中微子對應電子,μ中微子對應μ子,同理,τ(希臘字母,普通話念“濤”)中微子對應τ子。飛行過程中它們會在不同味間振盪,這意味著人類甚至不能可靠地確保它們會被接收為想要傳送的同一種粒子。