用量子奇異性包裹你的訊息是避免偷偷竊聽的好方法,但就目前的形式而言,它更像是莫爾斯電碼,而不是高速 ADSL 寬頻。
隨著量子技術的徹底進步,這種情況可能會改變,該技術複製糾纏的光模式以幫助中繼量子程式碼,從而可能為通過無限數量的通道發送加密傳輸的量子通訊開闢道路。
由蘇格蘭和南非研究人員組成的團隊提供了世界上第一個實驗演示,稱為“糾纏交換,這使他們能夠傳輸軌道角動量光光子(OAM)比以前更遠。
tl;dr 版本非常簡單。量子資訊現在可以透過一系列光子傳遞,降低了遺失資料的風險,並使它們能夠更好地利用光的空間模式來攜帶更多資料。
如果你想要細節,請繫好安全帶,穿上你漂亮的量子褲。
在一個世紀的大部分時間裡,我們或多或少地接受了這樣的事實:我們只能在測量粒子的系統的背景下描述粒子的屬性。如果一個粒子沒有撞到能讓我們給這些屬性一個數字的東西,它就會繼續以無限機率的模糊狀態存在。
這是奇怪的事;如果該粒子在我們測量之前以某種方式與另一個粒子相互作用,我們可以說其他粒子也是該測量系統的一部分。我們說它和被測量的粒子都是糾纏。
測量第一個粒子的屬性可以將其從“可能”轉變為“實際”。這項測量也同時將其糾纏的伙伴從「可能」變成了「實際」。
愛因斯坦認為這個理論缺少了一些東西,並在許多場合將整個理論斥為“怪異”,但現在已經過去了近一個世紀,但它仍然是我們無法完全理解的東西。
儘管如此,我們可以使用這個奇怪的過程糾纏製作無法被攔截的超級複雜程式碼,提供極其強大的安全性。
想像兩個糾纏的「可能」序列(稱為量子位元)被傳送到兩個單獨的點。
每個接收者都可以透過破解其傳輸的屬性並與對方檢查是否一致來判斷自己的訊息是否受到干擾。
如果它們無法匹配,就會有人將它們的光子換成無用的光子。
但這一切都存在一個問題——遠距離傳輸一系列量子位元會使它們面臨迷路的風險。
量子通訊有最近是個大新聞最近有報導稱,使用分裂雷射光束從太空發射糾纏光子,覆蓋距離達 1,200 公里(約 750 英里)。
這是一個相當極端的壯舉,但當我們審視全球網路時,這仍然是一個荒謬的短距離。傳輸還需要直接視線。
這種新方法基本上是一個可以定期設定的放大器,允許糾纏粒子傳遞其量子態。
關鍵是糾纏交換現象。
想像兩對糾纏光子-A1 和 A2,以及 B1 和 B2。將每一對中的一個(例如 A1 和 B1)一起測量,會將同一系統中的那些糾纏在一起,形成所謂的“鐘態測量。
這意味著 A2 和 B2 由於他們以前的伴侶,現在也糾纏在一起了——儘管他們以前從未握手過。
這是糾纏的交換部分,可以構成中繼器的基礎,允許將短距離量子訊息複製到另一個旅程,而不被視為竊聽者。
事實上,量子態通常是二進位的,這比點和劃的摩斯電碼好不了多少。
這並不是世界末日,但如果我們從資訊科技的歷史中學到了什麼的話,那就是頻寬不存在太多。
這就是軌道角動量發揮作用的地方。
OAM 可用於為每個粒子攜帶更多訊息,而不是用二進位 1 和 0、或點和劃來建構訊息。
這本身並不新鮮。但以前,發送這種空間模式編碼的訊息需要大量光子才能覆蓋距離。
糾纏交換意味著這些光子可以短距離重複發送。更重要的是,潛在的其他類型的空間模式可用於攜帶訊息,從而為幾乎無限數量的通道開闢道路。
量子力學可能很奇怪,足以讓愛因斯坦頭疼,但最好還是習慣它。未來只會變得更加可怕。
這項研究發表於自然通訊。