赠书福利丨用有趣的方法看懂量子通信

百家 作者:硅谷洞察 2020-06-24 14:34:55

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量子力学离普通人是那么遥远,鲜有人会主动去学习这门物理学专业的课程(不自量力=不要自学量子力学)。量子力学又是离普通人那么近,当今世界一切电子产品都源自于量子力学催生出来的信息技术。


所以与其上来就科普量子通信,弄得你一头雾水。不如先讲清楚量子力学的来龙去脉,如果再弄得你一头雾水,但至少让你知道是从哪里来的一头雾水。


量子力学深刻地颠覆了物理学家的世界观,这可以从两个方面来阐述。第一个方面就是存在量子叠加态,这是在人类日常的世界观中无法想象的状态。人类世界观的形成离不开自己的感官,那么感官看到的物体状态,丁是丁卯是卯,说一不二。经典力学为什么容易理解?就是因为它掌控着宏观世界,完全符合人类的感官常识,让人类看得见摸得着。


但量子力学掌控的是微观世界。当我们看看一个基本粒子的时候,它就不是一个小颗粒了,而是一个量子化的波,它其实无处不在,即同时存在各个地方, 这称为波函数。这就是量子叠加态的一种表现,即波函数是坐标空间本征态的 一种叠加。所以当我说“一个基本粒子的大小是一个无限小的点,但是它同时存在于整个空间”时,听起来是多么不可思议,但是量子力学却告诉我们这是基本粒子真正的性质。在量子力学中,位置的叠加已经很不可思议了,而其他如动量的叠加、能量的叠加,更比比皆是。而“量子纠缠”就是量子叠加的一种,是两个或两个以上粒子组成的一种量子叠加态。当你明白了量子叠加态的存在,就不会对量子纠缠这种“遥远地点之间的诡异互动”感到不可思议了。


物理学家依靠量子力学原理,在20世纪50年代到70年代间陆续发明了半导体晶体管、激光器、集成电路、磁盘、光纤等技术,以此为基础,20世纪80年代以来陆续诞生了个人电脑、手机、互联网等伟大发明,将人类文明彻底带入了信息时代。量子力学催生了当今世界信息技术的方方面面,彻底改变了人类的生活。


如今以量子通信和量子计算机为代表,出现了新一代的量子信息技术,它作为现代信息技术的继承者,将更深入地应用量子力学原理引领信息技术的发展,也将再一次改变我们的生活。



量子通信作为量子信息技术的排头兵,让我们提前触摸到了第二次信息革命的脉搏。什么是量子通信?量子通信分为哪几个方向?量子通信产业化做到了什么程度?“墨子号”量子科学实验卫星做了哪些人类首次的太空量子通信实验?我将一一道来。


量子通信不应该简单地从字面意思理解为通过量子来通信,它的真实含义更广泛,是利用量子力学原理对量子态进行操控,在两个地点之间进行信息交互,可以完成经典通信所不能完成的任务。


量子通信按照应用场景和所传输的比特类型可分为“量子密钥分发”和“量子隐形传态”两个方向。其中,“量子密钥分发”可以通过对量子态的传输和测量,为经典比特传输(我们最常用的数字通信)建立牢不可破的量子密码,是为经典信息做加密服务的量子通信。目前,以量子密钥分发为基础的量子保密通信已经步入产业化阶段,开始保护我们的信息安全。“量子隐形传态”利用量子纠缠来传输量子比特,是服务量子计算机终端的量子通信,将应用于未来量子计算之间的量子互联网。


《大话量子通信》以有趣的方法介绍了量子力学的发展历史,回顾了人类的第一次信息革命,展望了以量子通信和量子计算为代表的第二次信息革命。并先后介绍了量子通信各分支的原理、量子通信实用化进程、“墨子号”量子科学实验卫星,以及澄清了一些对量子通信的误解。 

好啦!接下来又是我们的赠书福利时间!你心目中的量子通信是什么样的呢?赶紧留言告诉小探吧!截止至本周五(6月26日23:59,以小编截图为准)点赞数量前三名的留言将获得这本《大话量子通信》!快来评论吧!(点赞数相同按留言时间先后顺序,邮寄地目前只能是中国大陆地区,身在海外或港澳台地区的获奖小伙伴还请提供内地地址哦~)



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