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量子通信新突破:“量子关联”光子可充当电子的信使

时期:2022-02-03 00:18 点击数:
本文摘要:据美国斯坦福大学官方网站报导,近日该校物理学家余利奥和他的科研团队让相距1.2英里的光子和磁矩的电子再次发生了关联。这项研究解决问题了量子物理学领域老大难问题如何远距离传输纠结的粒子。 量子纠结是两个或更加多粒子在有所不同的空间即使距离几千里也相互关联的现象。以纠结的电子为事例,电子自旋的方向有两种,如果两个电子再次发生了纠结,它们的磁矩方向也不会再次发生联系。爱因斯坦曾把这种现象称作幽灵般的不道德。

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据美国斯坦福大学官方网站报导,近日该校物理学家余利奥和他的科研团队让相距1.2英里的光子和磁矩的电子再次发生了关联。这项研究解决问题了量子物理学领域老大难问题如何远距离传输纠结的粒子。

  量子纠结是两个或更加多粒子在有所不同的空间即使距离几千里也相互关联的现象。以纠结的电子为事例,电子自旋的方向有两种,如果两个电子再次发生了纠结,它们的磁矩方向也不会再次发生联系。爱因斯坦曾把这种现象称作幽灵般的不道德。  电子受困在原子之中,所以纠结的电子无法通过长距离必要再次发生对话,不过光子却可以。

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因此,科学家可以再行让光子和电子再次发生所谓的量子关联,这样光子就可当作信使的起到,表达电子的磁矩信息。  为构建这一目的,余利奥团队必须确保光子和电子在长距离传输中仍然维持关联,这是个很关键的挑战,因为光子在光纤电缆中传输时有改变方向的偏向。光子可有两种方向横向或水平,不过如果光子的方向在途中再次发生转变,它与电子的关联就消失了。余利奥设计了一种时间砍来将光子的抵达时间与电子自旋再次发生关联,这可以为每个光子获取参照信息来证实它与哪个电子互相关联。

  为最后让两个未曾谋面的电子在远距离再次发生纠结,科研人员必须将分别与有所不同的电子再次发生关联的光子通过光纤发送到过来,让它们在中间的分束器中汇入并对话,这就必须让光子再次发生双光子干预。但是来源有所不同的光子不会有有所不同的颜色或波长等,而波长有所不同的光子无法相互干预。为解决这个艰难,科研人员在光子传输前,让其通过量子降频变换器使波长超过完全一致,最后顺利地让光子为距离1.2英里的电子捎上了信儿。  这项工作可为未来在全球范围内构建数据高度安全性传输的量子通信网络做到铺垫。

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余利奥补足道,与传统计算机比起,量子超级计算机的速度将构建指数级的进步,而他们的研究也让量子计算机离现实更加将近了一步。  编辑圈点  电子的磁矩特性让它沦为了能装载简单信息的货箱,但要把磁矩电子器件应用于量子计算机,还必须一位运货的车夫。

现在科学家让光子很好地担负起了这个责任。相似两公里之外的关联,不但向人们展出了量子现象与传统经验之间的差异有多大,也为打开超快量子计算出来、超强安全性量子密码等下一代未来技术获取了钥匙。


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