在量子通信領(lǐng)域,很多概念,都讓普通人看得云里霧里——
量子力學(xué)離普通人是那么遙遠(yuǎn),鮮有人會(huì)主動(dòng)去學(xué)習(xí)這門物理學(xué)專業(yè)的課程(不自量力=不要自學(xué)量子力學(xué))。量子力學(xué)又是離普通人那么近,當(dāng)今世界一切電子產(chǎn)品都源自于量子力學(xué)催生出來的信息技術(shù)。
所以與其上來就科普量子通信,弄得你一頭霧水。不如先講清楚量子力學(xué)的來龍去脈,如果再弄得你一頭霧水,但至少讓你知道是從哪里來的一頭霧水。
量子力學(xué)深刻地顛覆了物理學(xué)家的世界觀,這可以從兩個(gè)方面來闡述。第一個(gè)方面就是存在量子疊加態(tài),這是在人類日常的世界觀中無法想象的狀態(tài)。人類世界觀的形成離不開自己的感官,那么感官看到的物體狀態(tài),丁是丁卯是卯,說一不二。經(jīng)典力學(xué)為什么容易理解?就是因?yàn)樗瓶刂暧^世界,完全符合人類的感官常識(shí),讓人類看得見摸得著。
但量子力學(xué)掌控的是微觀世界。當(dāng)我們看到一個(gè)基本粒子的時(shí)候,它就不是一個(gè)小顆粒了,而是一個(gè)量子化的波,它其實(shí)無處不在,即同時(shí)存在各個(gè)地方, 這稱為波函數(shù)。這就是量子疊加態(tài)的一種表現(xiàn),即波函數(shù)是坐標(biāo)空間本征態(tài)的 一種疊加。所以當(dāng)我說“一個(gè)基本粒子的大小是一個(gè)無限小的點(diǎn),但是它同時(shí)存在于整個(gè)空間”時(shí),聽起來是多么不可思議,但是量子力學(xué)卻告訴我們這是基本粒子真正的性質(zhì)。在量子力學(xué)中,位置的疊加已經(jīng)很不可思議了,而其他如動(dòng)量的疊加、能量的疊加,更比比皆是。而“量子糾纏”就是量子疊加的一種,是兩個(gè)或兩個(gè)以上粒子組成的一種量子疊加態(tài)。當(dāng)你明白了量子疊加態(tài)的存在,就不會(huì)對(duì)量子糾纏這種“遙遠(yuǎn)地點(diǎn)之間的詭異互動(dòng)”感到不可思議了。
物理學(xué)家依靠量子力學(xué)原理,在20世紀(jì)50年代到70年代間陸續(xù)發(fā)明了半導(dǎo)體晶體管、激光器、集成電路、磁盤、光纖等技術(shù),以此為基礎(chǔ),20世紀(jì)80年代以來陸續(xù)誕生了個(gè)人電腦、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等偉大發(fā)明,將人類文明徹底帶入了信息時(shí)代。量子力學(xué)催生了當(dāng)今世界信息技術(shù)的方方面面,徹底改變了人類的生活。
如今以量子通信和量子計(jì)算機(jī)為代表,出現(xiàn)了新一代的量子信息技術(shù),它作為現(xiàn)代信息技術(shù)的繼承者,將更深入地應(yīng)用量子力學(xué)原理引領(lǐng)信息技術(shù)的發(fā)展,也將再一次改變我們的生活。
量子通信作為量子信息技術(shù)的排頭兵,讓我們提前觸摸到了第二次信息革命的脈搏。什么是量子通信?量子通信分為哪幾個(gè)方向?量子通信產(chǎn)業(yè)化做到了什么程度?“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星做了哪些人類首次的太空量子通信實(shí)驗(yàn)?
帶著這些問題,翻開《大話量子通信》,都將得到答案。本書以有趣的方法介紹了量子力學(xué)的發(fā)展歷史,回顧了人類的第一次信息革命,展望了以量子通信和量子計(jì)算為代表的第二次信息革命。并先后介紹了量子通信各分支的原理、量子通信實(shí)用化進(jìn)程、“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,以及澄清了一些對(duì)量子通信的誤解。
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原文標(biāo)題:撥開迷霧,從源頭看懂量子通信
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