目前,计算机科学正在全世界大范围利用量子能量开发量子计算技术。商业家们也目睹了量子计算产生的巨大可能性,虽然量子纠缠已经是一个被证明的概念,但其中仍有很多谜团需要解开。但尽管纠缠是一种被证明的概念,但仍然有很多谜团需要解开。
现今,无论是大型公司还是小型公司,甚至是每一个具备必要专业知识的国家,都在参与这场量子竞赛。光是美国空军就已经在量子研究中投入了50多亿美元。
与传统数字计算机使用0或1表示的比特来存储信息不同,量子计算机使用量子比特或量子位来将信息编码为0、1或两者同时编码。
而量子位元可以表现出一种被称为量子纠缠的特性,在这种特性中,无论它们在物理世界中相距多远,两个量子位元都会神秘地纠缠在一起,并对彼此的状态作出反应。利用这个性质,我们可以测量一个量子位元,同时可以知道它的纠缠量子位元的性质。1935年,薛定谔发现了量子纠缠,并与爱因斯坦进一步阐明了它。爱因斯坦有一个著名的术语叫纠缠“超距作用”。
超距作用:在物理学中,远处的动作是一个概念,即物体可以被移动,改变或以其他方式受到影响,而不会被另一个物体物理接触(如机械接触)。也就是说,它是在空间中分离的对象的非局部交互。
目前科学界对此的计划是:到2020年,或者最早明年,实现“量子霸权”,计算能力达到全球所有现有计算机的100万倍。
第一次使用光子的实际实验发生在1998年,当时加州理工学院将一个光子的状态通过一米的距离传递给它的纠缠伙伴,并成功复制。科学家们需要用3个光子(ABC)来达到这个目的:一个是A(传输),一个是B(运输),一个是C(与A纠缠的光子)。而本质上,C变成了A。
2012年,我国研究人员成功传送了第一个“宏观”物体的量子态(1亿个铷原子)。并取得了里程碑式的成就,
2017年,中国科学家将一个光子的量子态信息发送到距离地球1400公里的轨道卫星上,这一信息被检测到,然后被转发给光子的纠缠态“伴侣”,后者随后成为其在地球上“伴侣”的“镜像拷贝”,这壮举是是目前量子隐形传态的最远距离。
虽然到目前为止物理定律还不允许像《星际迷航》中那样进行远距离隐形传态,但量子隐形传态有着多种可能的用途,并使人类受益。比如最神奇的用途:允许人类在某个遥远的地方构建自身的复制体。
考虑一下:我们首先扫描一个人,然后创建一个类似于“假人”的原子集合,其中包含在我们的人体中发现的所有粒子,接下来,“假人”和原来的粒子纠缠在一起。并被送到离我们最近的一个可能适合居住的星球,可能是在半人马座,又或者是阿尔法星。 量子隐形传态的另一个用途是量子互联网,这将允许用户在网络中量子纠缠节点之间进行通信,允许通过量子密钥分发发送不可破解的信息。
现实情况是,由于我们的量子研究,我们可能会在未来10-20年看到一个从根本上更强大的互联网,并能够充分利用量子计算。这将帮助我们通过提高模拟和优化的能力来推动我们更快地进入未来。
也许在下个世纪的某一天,我们会在某个遥远的地方上重建人类的身体甚至意识。
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