用量子奇异性包裹你的信息是避免偷偷窃听的好方法,但就目前的形式而言,它更像是莫尔斯电码,而不是高速 ADSL 宽带。
随着量子技术的彻底进步,这种情况可能会发生改变,该技术复制纠缠的光模式以帮助中继量子代码,从而可能为通过无限数量的通道发送加密传输的量子通信开辟道路。
由苏格兰和南非研究人员组成的团队提供了世界上第一个实验演示纠缠交换,这使他们能够传输轨道角动量光光子(OAM)比以前更远。
tl;dr 版本非常简单。量子信息现在可以通过一系列光子传递,降低了丢失数据的风险,并使它们能够更好地利用光的空间模式来携带更多数据。
如果你想要细节,系好安全带,穿上你漂亮的量子裤。
在一个世纪的大部分时间里,我们或多或少地接受了这样的事实:我们只能在测量粒子的系统的背景下描述粒子的属性。如果一个粒子没有撞到能让我们给这些属性一个数字的东西,它就会继续以无限概率的模糊状态存在。
这是奇怪的事情;如果该粒子在我们测量之前以某种方式与另一个粒子相互作用,我们可以说其他粒子也是该测量系统的一部分。我们说它和被测量的粒子都是纠缠。
测量第一个粒子的属性可以将其从“可能”转变为“实际”。这一测量也同时将其纠缠的伙伴从“可能”变成了“实际”。
爱因斯坦认为这个理论缺少了一些东西,并在很多场合将整个理论斥为“怪异”,但现在已经过去了近一个世纪,但它仍然是我们无法完全理解的东西。
尽管如此,我们可以使用这个奇怪的过程制作无法被拦截的超级复杂代码,提供极其强大的安全性。
想象两个纠缠的“可能”序列(称为量子位)被传输到两个单独的点。
每个接收者都可以通过破译其传输的属性并与对方检查是否一致来判断自己的消息是否受到干扰。
如果它们无法匹配,就会有人将它们的光子换成无用的光子。
但所有这一切都存在一个问题——远距离传输一系列量子位会使它们面临迷路的风险。
量子通信有最近是个大新闻最近有报道称,使用分裂激光束从太空发射纠缠光子,覆盖距离达 1,200 公里(约 750 英里)。
这是一个相当极端的壮举,但当我们审视全球网络时,这仍然是一个荒谬的短距离。传输还需要直接视线。
这种新方法基本上是一个可以定期设置的放大器,允许纠缠粒子传递其量子态。
关键是纠缠交换现象。
想象两对纠缠光子——A1 和 A2,以及 B1 和 B2。将每一对中的一个(例如 A1 和 B1)一起测量,会将同一系统中的那些纠缠在一起,形成所谓的“钟态测量。
这意味着 A2 和 B2 由于他们以前的伴侣,现在也纠缠在一起了——尽管他们以前从未握手过。
这是纠缠的交换部分,可以构成中继器的基础,允许将短距离量子消息复制到另一个旅程,而不被视为窃听者。
事实上,量子态通常是二进制的,这比点和划的摩尔斯电码好不了多少。
这并不是世界末日,但如果我们从信息技术的历史中学到了什么的话,那就是带宽不存在太多。
这就是轨道角动量发挥作用的地方。将其视为光子的一种扭曲,与偏振没有什么不同。
OAM 可用于为每个粒子携带更多信息,而不是用二进制 1 和 0、或点和破折号构建消息。
这本身并不新鲜。但以前,发送这种空间模式编码的信息需要大量光子才能覆盖距离。
纠缠交换意味着这些光子可以短距离重复发送。更重要的是,潜在的其他类型的空间模式也可用于携带信息,从而为几乎无限数量的通道开辟了道路。
量子力学可能很奇怪,足以让爱因斯坦头疼,但最好还是习惯它。未来只会变得更加可怕。
这项研究发表于自然通讯。