問題:為什麼不能用量子糾纏進行超光速通信?
根據量子理論,兩個糾纏的粒子不管相距多遠,當一個粒子的狀态确定的當下,另一個粒子的狀态也就決定了,這「鬼魅般的超距作用」是不受光速限制的。
既然如此,那麼我們可以利用量子糾纏,以超越光速的速度來傳送信息嗎?
答案是不行。
為什麼?
為了避免大家看到學術解答一下就睡着了,下面用人物對話的方式來說明。
民科大佬闆:「諾貝爾獎獲得者幹得好,你們用實驗證明愛因斯坦是錯的,現在我們可以用量子糾纏進行超光速通信了吧?」
諾貝爾獎獲得者:「民科大佬闆先生您誤會了,實驗隻證明愛因斯坦的隐變量假說是錯的,量子糾纏不具定域性,但是并沒有推翻相對論所說的光速極限。」
「什麼,你們不是說就算兩個光子相隔地球和火星這麼遠,地球的光子狀态變了,火星的光子瞬間也會對應變嗎?這樣的信息傳送不就超過光速?」
「我先确認一下,您知道粒子必須有交互作用才能産生糾纏吧?也就是我們必須在地球上制造一對糾纏光子後,再把其中一個光子送到火星,而光子的速度的就是光速……。」
民科大佬闆打斷他,不耐地說:「這我當然知道。我的意思是先把糾纏的光子送到火星,然後好好放着,等到哪天有緊急事件要通知對方再拿來用,這樣從發出通知的當下算起,不就是超光速通信嗎?」
「長期維持光子的糾纏嗎?」諾貝爾獎獲得者沉吟了一會兒才說,:「不過問題不在這兒,就算這在技術上做得到,也沒辦法進行超光速的瞬間通信。」
「為什麼?」
「量子原本處于疊加态,直到我們進行觀測才崩塌為一個确定狀态,問題是我們根本無法決定觀測的結果是0或1,這樣要如何用來傳達信息?就像你用聊天軟件傳信息,但每次鍵盤按下去,打出的字不見得都一樣,對方看到根本不懂你要表達什麼。」
「原來沒辦法随心所欲控制量子的狀态啊。」民科大佬闆恍然大悟,但又猛然想到:「不對啊,那你們說要用光子進行量子通信難道是在騙我嗎?」
「不,民科大佬闆先生,我們絕對沒有騙您,量子糾纏是可以用來進行量子通信,但主要是為了加密,而不是超越光速。」
「現在的加密方式不好嗎?為什麼還需要量子加密?」
「加密就是将明文(原來的信息)用算法轉換為密文(轉換後看似無意義的信息),而算法用很大的天文數字做為『密鑰』,得對這密鑰做質因數分解,才能将密文還原為明文。因為質因數分解很耗時間,目前的電腦得花很久的時間才能破解密鑰,但以後量子電腦很快就能完成質因數分解,所以必須利用量子糾纏産生密鑰,才能确保通信安全。」
「等等,那這密鑰不就是瞬間産生,超越光速了?」民科大佬闆眼睛一亮。
諾貝爾獎獲得者苦笑說:「呃,沒那麼簡單,對糾纏的光子進行觀測後,雙方必須再告訴對方自己的觀測結果,才能産生密鑰,所以還是無法超越光速。」
「什麼嘛,而且萬一敵人竊聽到所說的觀測結果,不就知道密鑰是什麼,還是不安全啊!」
「不不,保證絕對安全。就算敵人竊聽到觀測結果,也搞不清密鑰是什麼樣子,而且會被我們發現有人竊聽。」
「真的這麼神奇?」原本意興闌珊的民科大佬闆又提起興緻,但已經對諾貝爾獎獲得者保留态度,于是說道:「你給我好好解釋實際上要怎麼做,不然我不會批準經費的。」
「是是是,不過現在時間已晚,請讓我準備準備,下次再向您解說。」
民科大佬闆點點頭離開後,諾貝爾獎獲得者心想下次可能得用圖解才能讓民科大佬闆明了量子加密了。
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