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荐读|斯雄《量子纠缠记》

2019-12-17 13:52 已围观140次 来源:湖南科技网 编辑:张馨予

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彩霸王计划软件湖北快3《 人民日报海外版 》( 2019年12月16日 第07 版)

量子纠缠记

斯雄

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“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

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全球首个规模化量子网络:合肥城域量子通信试验示范网概貌。

可能很多人都有过类似的经历:当一个人想起另一个人的时候,对方却能同时感觉到;突然感觉到有人要给自己打电话,结果电话很快就响了……

我们通常称之为“心灵感应”,两个人之间瞬间的信息传递就是如此微妙,只是长期以来,我们要么认为纯属巧合,要么干脆斥之为迷信、伪科学。

彩霸王计划软件湖北快3生活中的许多现象和奥秘,人类暂时还无法解释。好在,科学对一切未知的东西,并不轻易否定。

彩霸王计划软件湖北快320世纪量子理论的出现,颠覆了人类对微观世界的很多看法。特别是量子纠缠理论的实验验证:具有纠缠态的两个粒子无论相距多远,只要一个状态发生变化,另外一个也会瞬间发生变化——这不就非常类似于“心灵感应”么?!

当然,这个实验不是为“心灵感应”做验证。但基于量子纠缠理论的量子通信,解决了人类保密通信的巨大难题。

2016年8月,中国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星。作为航天大国,中国几乎每年都会成功发射几颗卫星,这次虽然不会再像当年发射第一颗人造卫星“东方红一号”那样,出现举国欢庆的激动与兴奋,但在国际上仍然引起很大轰动。

“墨子号”是世界首颗量子科学实验卫星。国际权威学术期刊《自然》曾评价,“国际同行们正在努力追赶中国,中国现在显然是卫星量子通信的世界领导者。”

彩霸王计划软件湖北快3量子通信是迄今唯一安全性得到严格证明的通信方式。

彩霸王计划软件湖北快3对保密通信的需求自古就有,且无处不在。大至国家安全、商业秘密,小至个人隐私,都无一例外地与此息息相关。

中学课本中有一篇大家熟知的课文《信陵君窃符救赵》,出自《史记·魏公子列传》,讲述魏公子信陵君盗魏王虎符、绞杀晋鄙、却秦存赵的故事,其中解决问题的死结,即中国古代的身份验证工具——虎符。

彩霸王计划软件湖北快3在中国古代,虎符乃兵甲之符,是古代皇帝授予将臣兵权和调兵遣将的信物。“虎符”分为左右两半,需调兵时,由朝廷使者持右半符前往,军队长官将右半符与左半符验合后,军队即按使者传达的命令行动。

彩霸王计划软件湖北快3古希腊斯巴达人使用的密码棒,也许是人类最早使用的文字加密解密工具:把长带子状羊皮纸缠绕在圆木棒上,然后在上面写字;解下羊皮纸后,上面只有杂乱无章的字符,只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的圆木棒上,才能看出所写的内容。

彩霸王计划软件湖北快3保密和窃密,自始至终纠缠不已。为了保密,人类不得不在加密技术上不断探索创新。从用纸笔或简单机械实现加解密的“古典秘法体制”,到莫尔斯发明电报实现加解密的“近代密码体制”,再到以电子密码催生的“现代密码体制”,不断攀升。

彩霸王计划软件湖北快3保密与窃密的攻防双方,基本都是在加密、破译的反复之中循环着。虽然机关算尽,但要确保保密通信万无一失,仍需绞尽脑汁。

现代密码体制中,无论是对称密码体制还是非对称密码体制,其安全性都是基于数学的复杂性,与计算机的计算能力相关联。上世纪90年代,随着量子算法的提出,人们意识到,量子计算机在并行运算上的强大能力,使它能快速完成经典计算机无法完成的计算,一旦研制成功,将对现行所有密码体制造成严重威胁。这话听起来不免让人胆战心惊。但量子保密通信技术,让人类看到了“永不泄密”的曙光,可以做到不可窃听、不可破译。

神奇的是,量子通信具备有“反窃听”功能。利用光子的量子态作为密钥本身的载体,收发双方通过量子测量的方法,能够检测出这些光子在传输过程中是否遭到了窃听者的窃听。

除了量子保密通信外,量子通信中还有另一种应用方式,即量子隐形传态。量子隐形传态是利用已分发的量子纠缠,把粒子的量子状态传送至遥远距离。在量子纠缠的帮助下,待传输的量子态在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,以光速又在另一个地方神秘地出现,而且不是巧合。

彩霸王计划软件湖北快3《西游记》中的神仙、妖怪经常玩“失踪”,孙悟空一个跟头就能翻出去十万八千里,现代科幻小说中描写的“星际穿越”,以及武侠小说中的“乾坤大挪移”,过去都只当是科学幻想。现在看来,这些不是不可行,而是有可能。

彩霸王计划软件湖北快3量子通信因其安全性和广阔的应用前景,很快成为国际上量子物理和密码学的研究热点,受到各国政府和相关研究机构的广泛关注。

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