-
1 # 老流氓劉邦
-
2 # 千辰澯海天文宇客
要回答這個問題,必須要先了解什麼是量子糾纏。
量子力學和廣義相對論並稱二十世紀兩大最偉大的科學成果,共同構成了現代基礎物理的理論基礎。量子糾纏是量子力學裡兩個或以上的基本粒子彼此作用後,每個粒子擁有整體的特質,無法單獨表達。
就像一個人頭上有兩隻耳朵,另一個人看到他其中一隻耳朵,馬上會知道他還有另一隻一模一樣的耳朵。
但量子糾纏更為神奇,它可以瞬間穿透任何空間和時間的距離,實現傳達資訊的目的,簡直快到了沒有速度。也就是其中一個粒子的自旋、偏振、位置、動量…發生改變,其它相關的量子隨即發生相應的改變。這是當今科學無法解釋的奇特現象。
就像在兩個盒子裡分別裝上一雙襪子,不管你在宇宙中什麼時候、什麼位置開啟其中一個盒子,看見了盒子裡的襪子是左或右後,另一個盒子無論是什麼時候和位置開啟,它就會是另一隻腳的襪子。如果其中一個襪子的顏色、形狀、運動或大小發生改變後,另一隻襪子就會發生相應的改變。因為它們的資訊是個整體。
那麼這個問題就好回答了。量子糾纏需要滿足的條件個人認為有以下四點:量子糾纏必須發生在微觀的量子力學中。宏觀世界裡是否存在,尚未發現;量子數量不能低於兩個。既然是糾纏,不可能自己跟自己糾纏,最低需要兩個量子才糾纏得起來;這些量子之間必須相互作用。比如顏色、形狀、大小、熱量、磁場…進行相互交流後,各自具備了整體性質。就像執行任務的一個隊伍,他們進入隊伍後得到了指令,在執行任務過程中,會相互交流資訊,以使任務順利進行,因為它們是整體,不能逞個人英雄;理論上,傳遞資訊的速度不受時間和空間限制。就像愛因斯坦所說:“這是鬼魅般的超距速度”!它們各自無論在何時何地,當一方改變,其它各方都立刻發生相應改變,它們傳遞資訊比穿越蟲洞速度還要快得多,就像我例舉的“襪子”比方一樣。量子糾纏的發現,使人類文明發展得到了飛速跨越,它在時間、能量、動量上能實現轉換和互取,它“鬼魅般的”超距作用在資訊學上能實現其它技術無法達到的傳遞速度。
但量子糾纏是宇宙中的自然現象,人力難以干預。目前只是研究量子糾纏的規律,讓一些粒子獲得某些資訊,來達到量子糾纏傳遞資訊的目的。
2017年6月,中國的“墨子號”量子衛星實現了世界首次千公里的量子糾纏,讓人類在實現量子通訊前行之路踏出了堅實的一步。
-
3 # 大鵬博士教授電工電子
客觀世界中,根本不存在量子糾纏!
因為:
(1)首先,物質運動狀態是永恆、無序、連續變化的。
僅僅對位移做無窮無盡次的求導,就有無窮無盡個狀態量。物理世界中,根本沒有這樣的兩個或多個個體,它們的無窮無盡個狀態量,分別完全相同。
(2)其次,觀測到的物質運動狀態與觀測策略有關。
觀測策略包括:空間尺度、時間尺度以及觀測時間。
比如,量子大神在向北以每分鐘60米速度勻速直線步行。如果把時間尺度改為毫秒,空間尺度改為毫米,觀測時間設定為秒,觀測的結果很可能是大神在做非勻速非直線運動。如果把時間尺度改為納秒,把空間尺度改為奈米,觀測時間設定為微秒,觀測的結果很可能是大神處於靜止狀態。如果把時間尺度改為年,空間尺度改為公里,觀測時間1000年,觀測到的量子大神做無序運動。
(3)任何物理量的具體數值都是無理數,即無窮無盡的不迴圈的數,即沒有質量正好100克的物體,只有無限接近100克的物體。
因此,物質世界裡可以有無限相似的個體,但不存在完全相同的個體。相同的個體只能存在於主觀世界裡,即存在於數學表示式中。波長恰巧絕對等於850nm的光子不存在,波長處在849.999999到850.000000001nm之間的光子可以有。連一個波長恰巧絕對等於850nm的光子都不存在,還能找到兩個波長恰巧絕對等於850nm的光子嗎?
糾纏光子必須是波長絕對相等的兩個光子,然而,這樣的兩個光子永遠不存在!
宇宙中,存在量子糾纏嗎?
宇宙的美妙之處在於:
可以讓你們無限相似或無限接近,但絕不允許你們完全相同或完全相等!
相同或相等只能存在於數學表示式中,即主觀世界中(期望、要求、想象、認為)。
……
人類能操控單個光子嗎?
答案: 永遠做不到! 原因:
1.探測有無指定的單光子,難於登天!
(1)噪聲為零,暗計數率為零時,探測效率也為零,再多的光子,探測器也沒反應。
(2)探測效率不可能100%,單個光子不一定引起探測器響應。
(3)濾光鏡的頻寬不可能為零,探測器對落入濾光鏡頻寬以內的所有的光子,均可能響應。
2.檢測指定單光子的狀態,難於登天!
(1)需要比光子尺寸小得多的空間尺度,及對應的時間尺度(空間尺度與光速的比)。這樣的空間和時間尺度基準永遠整不出來!
(2)必須使其他所有光子和粒子統統趴下,不要擋住檢測視線!
(3)狀態相似的多個光子,哪個才是需要檢測和跟蹤的指定的那個光子?
3.控制指定的單光子,難於登天!
雖然可以採用反射、折射來控制光束的傳播路徑,但是,永遠無法控制單光子的傳播路徑。
表面絕對光滑的、曲率半徑絕對沒有加工誤差的鏡頭是不存在的,無熱應力變形、無機械應力變形、無化學變形、表面不會被汙染的鏡頭也是不存在的,這樣的光學系統更是不存在的。
正是由於鏡頭表面不完全光滑,對光束產生漫反射和漫折射,才能實現光通訊、光探測。
一個體積無限小的光子,入射到表面坑坑窪窪的鏡頭,其反射和折射路線能控制嗎?
另外,光的傳播速度可以控制改變嗎?
4.儲存指定的單光子,難於登天!
什麼技術能把指定的唯一的單個光子放進指定的空間,並從這個空間取出來?理想不吸收光子能量的全反射密閉空間存在嗎?
5.製備單對糾纏光子,難於登天!
(1)量子金鑰通訊必須一對一對地分發糾纏光子,這就要求一次只製備一對糾纏光子。如果一次無法只製備一對糾纏光子,而製備了多對糾纏光子,就需要從中選擇指定的一對糾纏光子。如何選擇指定的糾纏光子對?
量子大神說的製備糾纏光子對的確定性方法如下:
先把電子激發到高能級A,讓它躍遷到中間能級B,發出光子M,再讓電子躍遷到低能級C,發出另一光子N。量子大神確定,光子M與光子N必定為糾纏光子對。
能級的能量值是唯一值嗎?不可以有個數值範圍嗎?比如能級A的能量值只能是100,而不可以是99.9到100.1?
如果能級的能量值是一個範圍,A-B能量差與B-C能量差不可能恰好相同,M光子與N光子的能量相同嗎?能量不同的光子,波長會相同嗎?比如M光子波長555nm,N光子波長555.0000000001nm,它們還會是糾纏光子嗎?
假設可以製備糾纏光子,而且一次只製備一對糾纏光子,那麼,什麼樣的神操作,能夠一次只精確對準一個原子進行能量激發,產生一對糾纏光子?
6.天、地之間收發指定的單光子,難於登天!
指定的單光子能平安穿越上千公里的大氣層嗎?太陽熄火了?宇宙熄火?沒有Sunny了?不被宇宙粒子撞飛、俘虜了?不被大氣層反射、散射、折射、吸收了?不被地磁場和人工磁場拐偏了?飛機、鳥兒、蝙蝠、蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓、蒼蠅、蚊子,都不飛了?暴雪、暴雨、沙塵暴、霧霾都沒了?
7.宇宙中,存在糾纏光子嗎?
物質的狀態是無限無序連續變化的。對位移做無窮無盡次的求導,會得到無窮無盡的狀態量。無窮無盡個狀態量都彼此對等的個體存在嗎?宇宙中只可能存在狀態無限接近、無限相似的個體,不存在完全相同的個體。
完全相同的東西只存在於虛擬的、抽象的數學表示式中,物理世界中永遠不存在完全相同或完全對等的東西。
當改變觀測的空間尺度和時間尺度時,會發現原來貌似有序的運動,會變為無序的運動。比如,量子大神在向北直線步行,如果把觀測的空間尺度改為1公里,把時間尺度改為100年,觀測1萬年,大神的運動有序嗎?
綜上所述,宇宙中存在糾纏光子嗎?能操控單光子嗎?波函式有用嗎?虛構的數學模型,能代表實際的物理世界嗎?天地間上千公里的單光子收發,該需要突破多少項技術極限?
……
世界上糾纏光子存在嗎?人工能製備糾纏光子
嗎?
1.物質的運動狀態量有無限個,而不是有限個,每個狀態量都是隨時間無限連續變化的。
比如對位移進行無窮無盡的求導,會得到無窮無盡個狀態量。
無數個狀態量都時時刻刻完全相同的兩個或多個粒子會存在嗎?
2.同一個模子澆不出完全相同的鐵錠,同一個雞屁眼下不出完全相同的蛋,同一頭羊的幹細胞克隆不出完全相同的羊,無論誰的肚子生不出完全相同的雙胞胎。
宇宙中可以有無限相似的個體(包括粒子),
但永遠不可能有完全相同的個體。
3.量子大神稱為確定性製備糾纏光子的方法是:
先把電子先激發到高能級A,然後讓它躍遷到中間能級B,發出一個光子M,再讓電子躍遷到低能級C,發出另一個光子N。量子大神說,光子M與光子N就確定為糾纏光子對了。
能級的能量值只能是唯一值嗎?而不可以有個數值範圍嗎?比如能級A的能量值一定是100,而不可以是99.9到100.1?
如果能級能量值不唯一,而是一個範圍。那麼A-B能量差與B-C能量差不可能相同(無法調控到完全相同),M光子與N光子的能量相同嗎?它們的波長還會相同嗎?它們還會是糾纏光子嗎?你們定義的兩個糾纏光子的狀態不是完全對等的嗎?
4.量子大神說量子金鑰通訊必須一對一對順序地分發糾纏光子,那麼要求一次只許製備一對糾纏光子,即一次只選擇一個原子進行激發。什麼神操作能一次只對準一個原子?如果做不到一次只製備一對糾纏光子,而是製備了許多對糾纏光子,那麼該選擇哪一對糾纏光子分發?
什麼神操作能準確選擇指定的糾纏光子對?
指定的糾纏光子對有什麼特徵,如何識別這些特徵?
5.什麼樣的光學過濾器,只讓指定的單光子透過?比如只讓500nm波長的光子透過,不讓500.000000001nm 波長的光子透過?太Sunny中沒有波長介於499.99999~500.00001
nm的光子?
6.指定的單光子能平安穿越上千公里的大氣層嗎?太陽熄火了?宇宙熄火?沒有Sunny了?不被宇宙粒子撞飛、俘虜了?不被大氣層反射、散射、折射、吸收了?不被地磁場和人工磁場拐偏了?飛機、鳥兒、蝙蝠、蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓、蒼蠅、蚊子,都不飛了?暴雪、暴雨、沙塵暴、霧霾都沒了?
7.什麼樣的光子探測器在絕對零度以上,暗計數率為零?不存在假的光子計數?單光子探測器實際上存在嗎?
8.什麼樣的工程技術能保證收發裝置,沒有熱變形?沒有機械變形?沒有化學變形?不怕表面汙染?加工工藝沒有誤差?天、地間相隔上千公里且相對高速運動的收發裝置之間,能始終實時絕對相互對準?
9.量子金鑰通訊,需要檢測糾纏光子的什麼狀態?現有光子探測器能檢測糾纏光子的這些狀態嗎?
10.基於單光子收發的量子金鑰通訊能實現嗎?
……
小科普: 單光子探測器真能探測單個光子嗎?
日本濱松光子學株式會社是全球頂尖的光子技術、光產業的領導者,其光電倍增探測器市場佔有率高達90%,三次助力諾貝爾物理學獎。
C13001-01單光子探測器是其效能最卓越的產品之一。
C13001-01的主要引數解讀如下:
1.暗計數率:製冷溫度-20°C時,最低7cps,最高25cps。
解讀:
暗計數率按25cps,沒有光子入射時,噪聲電子引起的假的光子計數每秒可達25個。注意:
是平均每秒25個假光子計數,也許這25個假光子計數集中在某一時刻。
2.光子探測效率:製冷溫度-20°C時,最低35%,典型45%。
解讀:
量子效率按最低35%,即平均3個光子才能激發出1個光生電子。請特別注意:是平均3光子才可能激發出1個光生電子,也許某時,30個光子也激發不出1個電子!
要使暗計數率為零,必須絕對零度,凍死所有電子。但是電子都凍死了,量子效率也為零了,再多的光子也激發不出電子了,光子計數器(探測器)沒反應了。其實,絕對零度時,光子自己也凍死了。真正的單光子探測器存在嗎?
不要望文生義,單光子探測器根本就沒有,只能說在噪聲電子為零的時間窗口裡,有可能探測到單光子。實際無法保證。
即使有關單光子探測的文獻堆成長城,也只能證明所有這些文獻都是有意或無意造假。
由上述可見,天、地之間收發單光子,可能嗎?
另外,問幾個有關單光子能否成功收發的工程技術問題:
1.發射的指定的單個光子在飛行途中,不被大氣中的水汽、塵埃、氧、氮、二氧化碳、二氧化硫等物質反射、折射、吸收?
不被其他宇宙粒子撞飛、俘虜?
不被地磁場或人工磁場拐走?
暴雨、暴雪、沙塵暴、霧霾麼有了?
飛機停飛了?
鳥兒、蝙蝠、蝴蝶、蜻蜓、蜜蜂、蒼蠅、蚊子絕跡了?
2.太陽熄火了?宇宙熄火?沒有烈日Sunny,沒有環境光子或宇宙粒子入射到單光子探測器?
3.單光子探測器只對發射的指定的單光子有響應?
4.什麼工藝可以保證收發器鏡頭絕對光滑並且曲率半徑絕對沒有誤差,以確保單光子沿預定角度出射和入射?
5.什麼安裝基礎(包括地基)和控制技術保證間隔上千公里的收發器完全對準?
6.什麼材料保證收發器不會因機械應力和熱應力變形,以確保單光子沿預定角度出射和入射,確保收發完全對準?
7.什麼措施和材料保證收發器鏡頭不會被汙染?
8.什麼樣的控制技術能夠使地面接收器始終與高速運動的非同步衛星保持精確對準?衛星發射的是單光子。
9.什麼樣的光子探測器沒有噪聲電子?因為1個光子最多隻能激發出1個電子。光子探測器輸出的電流脈衝是源於光子激發出的電子還是噪聲電子?
10.量子通訊需要測量糾纏光子的什麼狀態?
11.通常所說的單光子探測器能測量糾纏光子的什麼狀態?單個光子的自旋方向和角動量,用什麼樣的儀器能測量?
12什麼樣的儀器能測量指定的偏振單光子?
單個光子有偏振嗎?
13.糾纏光子對在分發的過程中,其中一個糾纏光子被撞飛、被吸收、被拐走,另一個糾纏光子正在正常飛行途中,它們的狀態會怎樣?
14.糾纏光子對在分發的過程中,其中一個糾纏光子先到達指定的探測器並被探測,另一個糾纏光子還在飛行途中,它們的狀態會怎樣?
15.怎樣的測量才叫光子的糾纏態測量?
糾纏光子在分發過程中遇到各種各樣的障礙物,被反射,被折射,被吸收,被其他粒子撞飛,被磁場引偏,算不算測量?
16.墨子號與地面站間是不是基於弱鐳射調製脈衝的金鑰收發?是不是掛羊頭賣狗肉?是不是拉大旗作虎皮?
關於糾纏光子對的製備。
你們說:確定性地製備糾纏光子對的方法是,先把電子激發到高能級,然後讓該電子躍遷到中間能級,發出A光子;再讓該電子從中間能級躍遷到低能級,發出B光子。A和B光子就是糾纏光子對了。
請問:
1.高能級與中間能級之間的能量差,中間能級與低能級之間的能量差,任何時刻都絕對相同?10樓與9樓之間的層高,9樓與8樓的層高,完全相同?沒有絲毫偏差?
能級的能量在任何時刻都必須是唯一數值嗎?比如高能級的能量只能是100,100.000000000000000001也不行?
如果能級差不可能完全相同,兩個光子的能量會完全相同嗎?
2.電子兩次躍遷的初始時刻,電子的狀態完全一致嗎?
如果電子躍遷的初始狀態不可能完全相同,兩個光子能量會完全相同嗎?
3.糾纏光子對的兩個光子,可以一前一後產生嗎,不要求時間上完全同步嗎?
4.光子探測器能糾纏光子的什麼狀態?
最後問一句:
全世界能不能做出一臺能分辨0.0001fA(每秒0.6個電子)的微電流測量儀器來?
……
如何從噪聲中檢測出微弱訊號?
1.要從隨機噪聲中檢測出非週期性的單脈衝訊號,則要求訊號幅度必須大於比隨機噪聲可能出現的極值。
2.要檢測被隨機噪聲淹沒的訊號,則要求訊號具有周期性特徵,並將檢測頻寬壓縮到足夠小。減小檢測頻寬,就減小了落入測量頻寬內的噪聲。基本道理就是,檢測系統對週期性訊號的累加值會隨積分時間增大而增大,而對噪聲的累積值會積分時間增大而趨於零。
這意味著,訊號越弱,或者噪聲越強,要求積分時間時間越長,即檢測頻寬越窄,測量時間越長。
要想提高解析度,就必須以降低測量頻寬為代價。世界上萬事萬物都會有約束,否則世界不就亂套了嗎?
量子通訊收發的是糾纏光子,並且必須一個糾纏光子接著一個糾纏光子傳送。必須等到前一個糾纏光子被接收方測量到,才能傳送後一個糾纏光子。
顯然,量子通訊收發的單光子佇列實際上不具有前面所述的週期性特徵。對每一個糾纏光子而言,只能視為非週期性的單脈衝訊號。
由於1個光子最多激發出1個電子,不可能激發出比噪聲電子數量極值還多的電子數量。
所以,單光子探測是不可能做到的。
由於量子效率不可能100%,所以1個糾纏光子不一定能激發出1個電子,到底幾個糾纏光子才能激發出1個電子,也不好確定,只能說平均幾個光子才能激發出1個電子。那麼 ,量子通訊要求的一個糾纏光子接著一個糾纏光子成功地收發,可能嗎?
另外,單個糾纏光子在天地之間能平安地飛行上千公里嗎?太陽熄火了?宇宙熄火了?大氣層消失了?暴雨、暴雪、沙塵暴、霧霾麼有了?飛機、鳥兒不飛了?蝙蝠、蒼蠅、蚊子、蝴蝶、蜜蜂都絕跡了?再也看不到雲朵了?
通常所說的光子探測器能測量糾纏光子的什麼狀態?能區別不同的糾纏光子嗎?
少光子調製的鐳射通訊或者弱光調製的鐳射通訊,倒是可以做到,非要吹成基於單光子收發的量子通訊,實在藐視華人的智商。
關於糾纏光子對的製備。
你們說:確定性地製備糾纏光子對的方法是,先把電子激發到高能級,然後讓該電子躍遷到中間能級,發出A光子;再讓該電子從中間能級躍遷到低能級,發出B光子。A和B光子就是糾纏光子對了。
請問:
1.高能級與中間能級之間的能量差,中間能級與低能級之間的能量差,任何時刻都絕對相同?10樓與9樓之間的層高,9樓與8樓的層高,完全相同?沒有絲毫偏差?
能級的能量在任何時刻都必須是唯一數值嗎?比如高能級的能量只能是100,100.000000000000000001也不行?
如果能級差不可能完全相同,兩個光子的能量會完全相同嗎?
2.電子兩次躍遷的初始時刻,電子的狀態完全一致嗎?
如果電子躍遷的初始狀態不可能完全相同,兩個光子能量會完全相同嗎?
3.糾纏光子對的兩個光子,可以一前一後產生嗎,不要求時間上完全同步嗎?
4.光子探測器能糾纏光子的什麼狀態?
製備單光子、發射單光子、傳送單光子、接收單光子、儲存單光子、操縱單光子,永遠做不到。
……
-
4 # 董加耕
我發現,用兩隻貓,當然是兩隻量子力學中的貓,即兩隻薛定諤貓,也能產生量子糾纏。這個試驗其實非常簡單。
準備三個箱子,兩個箱子中各裝一隻貓,另一個箱子中裝薛定諤發明的那一套殺貓裝置,其中,毒氣瓶中的毒氣要足夠殺死兩隻貓。將三個箱子連通,保證如果放射源作出放射,錘子下落打破毒氣瓶,能同時毒死兩隻貓。
過一段時間後,把兩隻裝貓的箱子移送A、B兩地,另一個裝殺貓裝置的箱子原地不動。按照量子力學,不,按照量子力學的哥本哈根學派解釋,在你沒有開啟箱子,觀察貓的死活之前,兩個箱子中的貓,都處於死了與活著的疊加態,只有你開啟箱子進行觀察,疊加態才會坍縮為唯一的一個是死是活明確確定的狀態。假設你打開了A地的箱子,發現裡面是一隻死貓,這個箱子中的貓的死活疊加態,因你的觀察就坍縮為你看見的死狀態,不再死活疊加了。當你看到你這邊的貓為死貓後,B地的箱子裡的貓,不用觀察,也就知道肯定也是一隻死貓,因為毒氣瓶中的毒氣足夠同時殺死兩隻貓。但B地的貓,本來處於死活疊加態,沒有人去觀察它,它的狀態怎麼就同時確定了呢?它怎麼就同時坍縮為一隻死貓了呢?只能認為兩隻貓之間存在著一種被稱為量子糾纏的神奇聯絡,A地的貓在坍縮為死貓的同時,還發資訊給B地的貓說,我己經坍縮為死貓了,你也趕緊坍縮為死貓吧。
這就是薛定諤貓版的量子糾纏。
有人說,量子糾纏現象只在微觀領域發生,疊加態的說法只適用於微觀粒子,對於像貓這麼大的宏觀物體,不適用。但是,如果你在薛定諤的推論過程中沒有找到任何邏輯矛盾,你憑什麼說疊加態的說法不適用於這兩隻貓?如果貓可以出現死活疊加態,為什麼這兩隻貓之間不能出現量子糾纏?
薛定諤貓的神奇之處,在於死活疊加,但這個神奇的死活疊加狀態你永遠也看不到,你永遠也無法實測驗證這個神奇狀態確實存在,這與騙人的胡說八道有什麼區別?
量子糾纏的神奇之處,不是你在A地看到了一隻死貓,那B地的貓也肯定是一隻死貓。這沒有什麼神奇的地方,估計幼兒園的小朋友也會知道另一地的貓肯定是一隻死貓。量子糾纏的神奇之處是,當A地的貓的死活疊加狀態,因你的觀察而坍縮為確定狀態時,B地的貓,它的死活疊加態,沒有人去觀察它,也會自動坍縮為確定狀態,說錯了,也會因糾纏而坍縮為確定狀態。
如此神奇,不親眼看一下,不實測驗證一下,不遺憾嗎?但B地的貓究竟有沒有因糾纏而狀態坍縮,能實測驗證嗎?如果你不開啟B地的箱子去觀看它,你怎麼知道它的狀態究竟有沒有因糾纏而坍縮?但如果你開啟箱子進行觀察,你又怎麼區分你看到的這個死狀態,你所看到的這個坍縮,究竟是因糾纏而引起,還是因你的觀察而引起?
遺憾,又是一個無法觀測驗證的,騙人的胡說。
實際上,這兩個無法驗證的胡說是有聯絡的,根源就是那個神奇的死活疊加態無法實測驗證。
回覆列表
需要錢。只要有錢就可以讓他們糾纏不清。然而並沒有什麼卵用。距離宇宙長距離通訊還有一大段路要走,而且並不是用糾纏的方式實現。