对量子纠缠实现超光速通信的疑虑
2012-9-16 16:57
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标签：光子, 爱因斯坦, 量子纠缠
量子纠缠现象中的一个引人注目的看点是超光速通信，这种超距作用在爱因斯坦等人的论文中已经被指出，并引起了广泛的关注。
然而从现有的理论以及实验情况来看，这种超光速通信似乎并没有人们想象的那么实用。
一方面如果使用电子等可以“静止”下来的粒子实现量子纠缠，则会因为随着两个电子之间距离增加，双电子体系的波函数迅速衰减，导致量子纠缠现象被迅速淹没在外部的干扰信号之中。这也是目前实验中不采用双电子体系来实现量子纠缠的原因。
另一方面，虽然可以利用光子实现远距离的量子纠缠通信，但光子不可能静止下来，而制备一对处于纠缠态的光子又必须在本地进行，制备出来以后再将其发射出去。这样虽然两个光子相距遥远，并且能够在测量一个光子的同时，确定另一个光子的状态，达到超光速通信的目的，然而发射两个光子产生的传播时延则是不可缺少的。更糟糕的是一旦光子或电子被测量以后，波函数坍塌，这一对粒子就不再处于纠缠态了，为了传播新的信息，又必须制备另一对光子或电子。
从上述分析可知，如果采用光子来实现量子纠缠通信，是不可能减少传播时延的。
而利用电子等静止质量不为零的粒子，则信息传播距离又太短。故对于利用量子纠缠来实现所谓超光速通信我感到很疑惑，除非理论上有新的突破。
不过虽然量子纠缠不能够减少传播时延，但是在通信中还是有应用价值的。比如保密通信应该是其中最有价值的应用。比如在通信前，我们可以发送多个处于纠缠态的光子给通信双方。一旦双方接收到光子以后，信息的发送方才决定要发送什么内容，这样可以解决信息在线路上传播的时候被人截获的问题。
不过问题在于以目前的网络安全形势来看，通过线路这样的物理层媒体泄密的机会越来越小。这应该跟技术进步有关。从当年通信兵在敌人的电话线上搭上一根导线来进行窃听的比较“原始”的方式，发展到现在随便利用一台废弃的电脑就可以入侵对方的网络——这真有点让人怀疑，物理层上的数据加密还有没有必要？
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