中國量子衛星打破世界紀錄,為啥美國總統躺槍?

物理 航空航天 天文 美國 中國網 2017-06-23

中國科學家6月15日在美國《科學》雜誌上報告說,中國“墨子號”量子衛星在世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。科學家們通過“墨子號”向地面發射光子,每對處於糾纏狀態的光子中的一個發向青海德令哈站,另一個發向雲南麗江站,兩個地面站之間的距離達到1203公里。這是世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。過去一週,這項“里程碑式的研究”吸引了全球的目光。

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圖為美國《科學》雜誌封面。

我們首先來看一下國外各大媒體的相關報道。

英國《自然》雜誌

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加拿大滑鐵盧大學物理學家Thomas Jennewein也致力於量子衛星領域的研究,他表示,他自己的團隊以及其他國家的量子衛星研究團隊,現在都在努力追趕中國。“毫無疑問,中國如今在量子衛星領域走在了世界前列”。

美國有線電視新聞網(CNN)

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量子技術致力於將亞原子粒子應用於安全通信和醫療成像等領域。此次里程碑式的成就凸顯了中國在量子技術發展上的重要地位。

澳大利亞國立大學物理學教授Ben Buchler說:“毫無疑問,中國在量子通信和量子衛星領域位居前列。”

澳大利亞廣播公司(ABC)

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澳大利亞國立大學的Chunle Xiong 博士是澳大利亞量子衛星開發研究人員之一。他表示,中國實現千里級別的量子糾纏是一項重大的里程碑事件。

“自中國發射了量子衛星後,該領域的所有科學家們都期待中國取得一些成果,但是我沒想到中國這麼快就取得了進展——還不到一年呢。

英國廣播公司(BBC)

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新加坡國立大學物理學家Alex Ling也在同一領域做研究。他研製的第一顆小型量子衛星在2014年發射後不久就爆炸了,但他毫不吝嗇地表達了對“墨子號”取得突破的讚賞。“這次實驗絕對是技術上的傑作。我們對中國取得的進展感到非常激動,希望這將開啟量子通訊能力研究的新紀元。”

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各國科學家和媒體對於中國量子衛星取得的重大突破都表示了讚美與認可,小編在翻譯的過程中,內心不禁吶喊到:“俺驕傲!”

但其實,在此之前,來自外界的質疑從未間斷。發射前,有人質疑中國的量子衛星能否工作,有學者認為中國發射的動機之一是要與美國抗衡。美國國防部還曾警告,量子通信技術能讓中國在未來某一刻危機發生時,杜絕競爭對手動用任何太空裝備的可能。

然而,當我們成功之後,美國人民坐不住了,紛紛開啟吐槽模式,而吐槽對象是他們的總統特朗普......

有吐槽特朗普削減科研經費的:

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有吐槽特朗普提出振興煤炭業:

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當然,還有吐槽特朗普退出《巴黎協定》:

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特朗普看到這些,想必內心是崩潰的......

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看到這裡,很多讀者或許會想:所以,量子糾纏到底是個什麼東東? 小編“急讀者所急,想讀者所想”,接下來就為大家科普什麼是量子糾纏

一群柯基狗狗告訴你:什麼是量子糾纏

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相較於我們熟悉的宏觀世界,物理學在微觀世界中展現出了極為不同的規律,我們把描述微觀世界的物理學背後的法則稱為量子力學。

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關於量子力學你需要知道的是,在這個法則下,物質不再以通常和容易理解的方式運動,而是同時具備粒子和波的行為方式。

知乎上有人這樣形容“波粒二項性”:

理解粒子的行為方式:例如你去打靶子,槍法很爛,有的時候成績好,有的時候成績差,但是每發射一枚子彈,只能在落在靶子上一個特定的位置。

理解波的行為方式:例如你喊大家去KTV:“走走走!!!”房間裡面每個人都聽到了。

3

你需要知道的另一件事是,在量子力學範疇下永遠不會有確定性。因為微觀粒子表現的就像波一樣,我們無法確定它的具體位置。

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…….除非我們通過科學方法來測量。但在量子力學中永遠無法同時準確的知道粒子的速度和位置兩個信息:當我們測量到粒子的位置,我們不能同時得到它的速度;反之,當我們測量到粒子的速度,我們也不能同時知道它的位置。

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1935年,三位著名物理學家:愛因斯坦(沒錯,是你知道的那個大牛)、波多爾斯基和羅森,第一次對量子糾纏現象進行描述,並試圖由此指出量子力學對於物理實在的描述並不完備(呵呵,現在我們知道貌似他們錯了)。

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“糾纏”二字實際上是由奧地利著名物理學家薛定諤同年晚些時候提出的。薛定諤通過箱子裡的貓的思想實驗,闡述了量子力學裡不確定性這一現象。這隻貓也從此一炮而紅,稱為“薛定諤的貓”。

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薛定諤認為,糾纏態是“量子力學的特性”,“使量子力學完全背離了經典力學的思想路線”。然而愛因斯坦反對量子糾纏,將其稱為“鬼魅般的超距相互作用”。

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量子糾纏的基本思想是:如果兩個粒子足夠近距離的緊密接觸,它們之間可以形成某種聯繫並相互影響。這兩個粒子的命運從此相互交織,我們稱之為量子糾纏。

聽起來……似乎有些浪漫?

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兩個處於糾纏狀態的粒子,即使“天各一方”,也會互相影響彼此。

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由於粒子表現出不合常規的、量子的(不確定的)行為,我們只能通過觀測,來得知它們在被觀測那一刻的狀態。

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一旦我們得知其中一個粒子的狀態,(糾纏態下的)另一個粒子的狀態也就不言而喻了。即使另一個粒子相距遠在宇宙的另一邊,也是如此。

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這很不尋常,因為這意味著,在這種情況下,我們正在進行的信息傳播,其速度高於光速!

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當然,量子糾纏實際上比上述的介紹還要更復雜一些。我們無法簡單地使兩個粒子相互糾纏,再把其中一個送到宇宙另一邊。

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通常傳輸兩個相互糾纏的光子有兩種方法:通過光纖或者通過開放空間。但隨著光纖長度或者大氣厚度的增加,糾纏光子沿途衰減的可能性也會增加。科學家們於是在太空中(近似真空,沒有大氣干擾)製造糾纏粒子,然後將它們傳輸到地球,通過這種方式來避開很多幹擾。

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量子糾纏可應用於量子保密通信、量子計算機,甚至未來的量子遠距離傳輸(通俗點講,就是信息瞬間超時空轉移)等, 而實現遠距離傳輸糾纏光子對於這些應用至關重要。

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看到這裡,你如果還不懂的話,也不必苛責自己。美國物理學家理查德·費曼曾說:“我確信沒人明白量子力學”。既然物理學家都這麼說了……

反正,我們的科學家這次真的很了不起呢!

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