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走近量子纠缠(19-大结局)——量子隐形传输(二)

Filed under: 物理 发表于 2013-09-18 20:56

对量子信息的研究和实验方面,中国的学者们,走在了国际科研的前沿。除了使用分离变量方法的中科大-清华团队之外,山西大学光电研究所在连续变量量子信息方面做了很多突出的工作,他们的实验室,不仅在国内连续变量领域是独此一家,在世界上也可算是这方面几个有代表性的实验室之一。他们在2004年,最早实现了连续变量的量子隐形传输。2006年,他们的研究团队利用连续变量量子纠缠,设计和实现了量子保密通信,并证明了它在长距离传输中的安全性。

走近量子纠缠(18)——量子隐形传输(一)

Filed under: 物理 发表于 2013-09-12 16:00

从前面的章节我们已经了解到,量子比特是一个量子态,由于量子态的叠加性质,n个量子比特能够表示的状态数比n个经典比特能表示的状态数多得多,因此,量子比特比经典比特听起来更强大、更有用多了。不过,我们也知道,量子态是不确定的、难以对付的。除此之外,它还有个经典比特完全没有的性质:不可克隆定理。

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走近量子纠缠(17)——量子计算机

Filed under: 物理 发表于 2013-09-10 17:55

算法问题的实质是计算速度的问题。从理论上来说,现在的这种经典类型的计算机永远处理不了那些计算量按指数增长的问题。这些题目包括著名的“旅行推销员问题”、用于保密通讯的大数的质数分解问题等,还有据说是属于最难的NP-Hard类的围棋必胜问题。不敢说量子计算机都能解决这些困难,但总是提供了一种完全不同于经典图灵机,而是按照量子规律来运行的另一类选择性吧。

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走近量子纠缠(16)——GHZ定理-继续

Filed under: 物理 发表于 2013-09-05 15:04

1996年,一个中国青年来到了奥地利维也纳,这个音乐的王国,众多著名的音乐大师的故乡。不过,年轻的学子潘建伟不是要追随约翰·斯特劳斯创造《蓝色多瑙河》的足迹,而是跟着伟大的物理学家,量子力学创始人之一埃尔温·薛定谔的步伐,大步踏进了维也纳大学庄严雄伟而又美丽绝伦,像一座巨大博物馆似的的校园。

走近量子纠缠(15)——GHZ定理

Filed under: 物理 发表于 2013-09-03 14:17

费曼是“太空梭挑战者号事故总统调查委员会”成员之一,在一场电视广播的听证会上,费曼将材料浸泡在一杯冰水之中,展示了O型环如何在低温下失去韧性而丧失密封的功能,通俗地说明导致这场重大灾难的技术原因。他总结他的观点时说:“想要在技术上成功,实情要凌驾于公关之上,因为大自然是不可欺骗的。”

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走近量子纠缠(14)——qubit和费曼

Filed under: 物理 发表于 2013-08-30 14:45

量子计算机的最初设想,是美国物理学家理查德•费曼提出来的。费曼1918年生于纽约一个犹太人家庭。想必不少人都读过那几本颇为精采的、描写费曼趣事的自传性的小册子:《别闹了,费曼先生》和《你干吗在乎别人怎么想》等等。不同于一般理论物理学家在人们心目中的严谨刻板形象,费曼被人誉为“一个智慧超凡的科学鬼才”,其传奇故事脍炙人口。

走近量子纠缠(13)——从纠缠态到Qubit

Filed under: 物理 发表于 2013-08-28 15:58

然而,重要的是,一个‘量子比特’和一个‘比特’,本质上有些什么相同及不同之处呢?很幸运,我们在前面表示三粒子纠缠时,用的是0和1,这和计算机中表示‘比特’和‘二进制’的符号是完全一致的,这是量子比特和比特的共同点,至于它们的不同之处,可以从物理和算法两种角度来理解。

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走近量子纠缠(12)——GHZ登场

Filed under: 物理 发表于 2013-08-26 14:32

自阿斯派克特的实验之后,更多物理学家们开始思考量子力学的基本原理,因为现在,‘非定域特征’已经不仅仅是像过去的爱因斯坦和波尔之间所进行的那种没完没了的哲学之争,它成为一个在实验室里可以检验的热门课题。

走近量子纠缠(11)——阿斯派克特的实验

Filed under: 物理 发表于 2013-08-23 15:07

阿斯派克特还有他的优越性,那就是他所在的巴黎离约翰·贝尔工作的欧洲核子中心不算太远,可以经常开车到CERN去找贝尔讨论问题。当贝尔第一次见到他,得知他只是一个刚开始做物理研究工作的Ph.D学生时,吃惊地表示:“你一定是一个非常大胆的学生!”。

走近量子纠缠(10)——最后的判决

Filed under: 物理 发表于 2013-08-22 13:45

无论如何,克劳瑟发现,要证明贝尔不等式,柏克莱大学科协尔和康明斯的实验数据还不足够,但是他们的方法却是非常可取的。于是,克劳瑟心急如火,想尽快做出这个实验,便立刻写信给他的祖师爷汤斯,申请柏克莱大学博士后的工作。如此一来,原来的四人小组CHSH在进行实验时,开始分道扬镳了,竞争也由此展开。

走近量子纠缠(9)——四人纠缠CHSH

Filed under: 物理 发表于 2013-08-19 14:00

2011年初有篇有趣的报道。据说有研究者认为,一种名为(European robins)鸲子的眼睛中有一个基于量子纠缠态的指南针,这种纠缠态的量子效应使得鸲子眼睛能够感受到极其微弱的地球磁场,从而找到正确的飞行方向!也不知此消息是真是假?有无进一步的实验验证?但从物理学家们对此报道的评论可以看出实验室中的纠缠态是多么难以维持。

走近量子纠缠(8)——纠缠态及实验

Filed under: 物理 发表于 2013-08-18 09:57

为简单起见,大多数时候都用电子自旋来描述量子态。回头看看前面的几节,我们已经用文字介绍了‘叠加态’和‘纠缠态’,恐怕现在应该是用点简单的数学符号来重新整理这些概念的时候了。

走近量子纠缠(7)——贝尔不等式

Filed under: 物理 发表于 2013-08-15 14:36

书接上回,1963-1964年,在长期供职于欧洲核子中心(CERN)后,约翰·贝尔有机会到美国斯坦福大学访问一年。北加州田园式的风光,四季宜人的气候,附近农庄的葡萄美酒,离得不远的黄金海滩,加之斯坦福大学既宁静深沉,又宽松开放的学术气氛。这美好的一切,孕育了贝尔的灵感,启发了他对EPR佯谬及隐变量理论的深刻思考。

走近量子纠缠(6)——帮倒忙的贝尔

Filed under: 物理 发表于 2013-08-13 13:20

物理理论是必须用实验来验证的,这就是为什么诸如波尔、爱因斯坦、惠勒这些大理论物理学家都非常热衷于提出一个又一个思想实验的原因。量子纠缠态近年来宏图大展,也是以实验中的不断突破为基础。这个突破起始于英国物理学家约翰•斯图尔特•贝尔,他用他著名的“贝尔不等式”,将爱因斯坦EPR佯谬中的思想实验推进到真实可行的物理实验。

走近量子纠缠(5)——量子纠缠态

Filed under: 物理 发表于 2013-08-07 14:26

当年,惠勒曾经将费曼的论文交给爱因斯坦看,并对爱因斯坦说:“这个工作不错,对吧?”又问爱因斯坦:“现在,你该相信量子论的正确性了吧!” 爱因斯坦沉思了好一会儿,脸色有些灰暗,怏怏不快地说:“也许我有些什么地方弄错了。不过,我仍旧不相信老头子(上帝)会掷骰子!”

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