Skammtafræði

þróunarferli

Árið 1993 setti CHBennett fram hugtakið skammtasamskipti; á sama ári lögðu 6 vísindamenn frá mismunandi löndum fyrir sig áætlun um að gera sér grein fyrir skammtaaðdráttarafriti með því að sameina sígildar og skammtaaðferðir: að flytja hið óþekkta skammtaástand ögnarinnar á annan stað Á einum stað er annar agni tilbúinn til skammtaaðstæðunnar en upprunalega ögn er á sínum stað. Grunnhugmyndin er að skipta upprunalegu upplýsingunum í tvo hluta: klassískar upplýsingar og skammtaupplýsingar, sem sendar eru til móttakarans í gegnum klassíska rásina og skammtarásina í sömu röð. Sígildar upplýsingar eru fengnar með því að sendandi framkvæmdi einhvers konar mælingar á upphaflega efninu og skammtaupplýsingar eru afgangurinn af þeim upplýsingum sem sendandinn fékk ekki út við mælinguna; móttakandi getur útbúið upphaflega skammtaástandið eftir að hafa fengið þessar tvenns konar upplýsingar að fullu afritaðar. Í þessu ferli er aðeins skammtaástand upprunalega efnisins sent, ekki upphaflega efnið sjálft. Sendandi getur jafnvel ekki vitað neitt um þetta skammtastig, á meðan móttakarinn setur aðrar agnir í skammtafræði upprunalega efnisins. Í þessu skipulagi gegnir hlutasvæði ríkja sem eru flækt ekki mjög mikilvægt hlutverk. Skammtaaðdráttarafrit eru ekki aðeins mikilvæg á sviði eðlisfræði fyrir fólk að skilja og afhjúpa dularfull náttúrulögmál, heldur geta þau einnig notað skammtaástand sem upplýsingafyrirtæki til að ljúka sendingu upplýsinga um stóra getu með sendingu skammtafræðis, til að ná í grundvallaratriðum óskilgreindar trúnaðarmál samskipta.

Árið 1997 starfaði Pan Jianwei, ungur kínverskur fræðimaður sem stundaði nám í Austurríki, í samvinnu við hollenska fræðimanninn Bomiister og fleiri til að átta sig á fjarlægri sendingu óþekktra skammta ríkja í fyrsta skipti. Þetta er í fyrsta skipti í heiminum sem skammtaástand hefur verið flutt með góðum árangri frá ljóseind ​​í jörðinni A til ljóseindar á jörðinni B. Í tilrauninni var aðeins" ástand" af skammtaupplýsingunum er tjáð og ljóseindin sjálf sem upplýsingafyrirtæki er ekki send.

Árið 2012 náðu kínverski vísindamaðurinn Pan Jianwei og fleiri fyrstu 100 kílómetrunum af lausafjárskammti með lausu plássi og flækjadreifingu í heiminum og lagði tæknilega grunninn að því að setja fyrsta&kvót heimsins í notkun; Alþjóðlega opinbera fræðitímaritið" Nature" tímaritið einbeitti sér að þessu afreki 9. ágúst." Árangursrík flutning 100 km á miklum missi jörðu þýðir að flutningsfjarlægðin í litlu tapi rými getur orðið meira en 1.000 km og leysir í grundvallaratriðum vandann við upplýsingaflutning í langri fjarlægð af skammtímamiðlunargervitunglum." Meðlimur rannsóknarteymisins, Peng Chengzhi, sagði að Quantum Bylting í grunntækni samskiptagervitungla sýni einnig að tæknilega sé mögulegt að reisa alþjóðlegt skammtafræðisamskiptanet í framtíðinni. 9. ágúst, alþjóðlega opinbera fræðitímaritið" Nature" einbeitti sér að þessu afreki, sem er fulltrúi almennrar viðurkenningar hans í alþjóðlega fræðasamfélaginu." Nature" tímaritið sagði að það væri" lofa að verða tímamót í skammtímasamskiptum í langri fjarlægð" ;," í átt að alþjóðlegu skammtafræðaneti" ;, vefsíðu European Physical Society, bandaríska" Science News" tímarit og aðrar sérstakar skýrslur.

Grunninnihald

Svokölluð skammtafræði samskipti vísa til nýrrar tegundar samskiptaaðferðar sem notar skammtaflækjunaráhrif til að senda upplýsingar. Þetta er ný þverfagleg þróun sem þróuð var á síðustu tveimur áratugum og nýtt rannsóknasvið sem sameinar skammtafræði og upplýsingafræði.

Optísk skammta samskipti eru aðallega byggð á kenningu um skammtaða flækju ríki, með skammtaaðdráttarafritun (sendingu) til að ná fram upplýsingaflutningi. Samkvæmt sannprófun á tilraunum, sama hversu langt í sundur eru tvær agnir með fléttur saman, svo lengi sem önnur breytist, þá mun hin einnig breytast samstundis. Ferlið við að nota þennan eiginleika til að átta sig á sjónskammta samskiptum er sem hér segir: par af agnum með flækju ríkja eru smíðaðar fyrirfram. Þessar agnir eru settar á báðar hliðar samskiptanna og agnirnar með óþekkt skammtafræðilegt ástand og sendandi' s agna eru sameiginlega mældar (aðgerð) og agnir móttakanda' samstundis hrynja (breyting ), og hrunið (breytingin) er í ákveðnu ástandi. Þetta ástand er samhverft við stöðu sendanda' s agna eftir hrun (breyting) og síðan eru upplýsingar um sameiginlega mælinguna sendar til móttakarans í gegnum klassíska rásina og móttakarinn framkvæmir einingarbreytingu á hrunuðum agnum skv. upplýsingarnar sem berast (jafngildir Í andhverfu umbreytingu), þú getur fengið sömu óþekktu skammtastig og sendandinn

Í samanburði við sjónskammta samskipti er ekki hægt að bera saman klassísk samskipti við öryggi og skilvirkni. Öryggi-skammtafræði samskipti munu aldrei" leka" Lykillinn að skammta dulkóðun er handahófi. Jafnvel þótt það sé hlerað af stolnum einstaklingi er ekki hægt að fá réttan lykil, þannig að ekki er hægt að klikka upplýsingarnar. Tvær agnir með fléttur ríkja í einni hendi' skammtaástand annarrar agnanna breytist, skammtaástand hinnar hliðar mun breytast strax og samkvæmt skammtafræðinni mun öll þjóðsöguathugun og truflun strax breyta skammtaástand, sem olli því að það féll saman, svo að upplýsingarnar, sem fengust af stálunum vegna truflana, hafa verið eyðilagðar, ekki upprunalegu upplýsingarnar. Duglegur, hið óþekkta skammtaástand sem er sent verður í fléttuðu ástandi áður en það er mælt, það er, það táknar mörg ríki á sama tíma, til dæmis getur skammtaástand táknað tvö tölur 0 og 1 á sama tíma, 7 slík skammtastig geta táknað 128 samtímis stöðu eða 128 tölustafi: 0 ~ 127. Slík sending af sjónskammta samskiptum jafngildir 128 sinnum af hinni klassísku samskiptaaðferð. Hugsanlegt er að ef flutningsbandbreiddin er 64 bitar eða hærri, þá munur á skilvirkni verða ótrúlegur kraftur frá 2 til N og hærri.

Hér er nánari skýring á skammtaflækju. Hægt er að skilja skammtafléttur með" Schrodinger' köttur" ;: þegar þú setur kött í kassa sem inniheldur eitur og hylur þá kassann, eftir smá stund, spurðu hvort kötturinn sé dauður eða á lífi? Quantum Svarið við eðlisfræði er: það er bæði dautt og lifandi. Sumir munu segja að þú veist ekki hvort þú opnar kassann og lítur á hann. Já, þú munt vita hvort kötturinn er dauður eða á lífi þegar þú opnar kassann, en samkvæmt túlkun skammtaeðlisfræði: þetta dauða eða lifandi ástand er afleiðing mannlegra athugana, það er að segja að þjóðhagsleg truflun manna gerir ketti dauða eða á lífi , ekki hið sanna ástand þegar kassinn er þakinn. Á sama hátt hafa smásjáragnir verið í" dauðu" og" lifandi" ríki áður en það er" trufla" Það má segja að það sé bæði" 0" og" 1" ;.

Skammtafræði samskipti hafa einkenni mikillar skilvirkni og algert öryggi og það er rannsóknarstaður rannsóknarinnar í alþjóðlegri skammtafræði og upplýsingafræði á þessari stundu. Til að rekja uppruna skammtímasamskipta verðum við að byrja á sönnunargögnum Einstein' s" ghost" ;, skammtaflækju.

Vegna þess að fólk hefur verið efins um samspil flækja agna hafa eðlisfræðingar reynt að sannreyna hvort þessi töfrandi eiginleiki sé sannur í áratugi.

Árið 1982 lauk franski eðlisfræðingnum Alain Aspect og teymi hans tilraun sem staðfesti tilvist fyrirbæra" skammtaflækju" smásjá agnir. Þessi niðurstaða Það hefur mikil áhrif á almenn heimsmynd vestrænna vísinda. Þar sem Descartes, Galileo og Newton telja almennar hugsanir vestræns vísindasamfélags að þættir alheimsins séu óháðir hver öðrum og samspil þeirra á milli takmarkast af rými og tíma (það er að segja staðbundið). Skammtaflækjan staðfestir tilvist Einstein' s draugalegra aðgerða í fjarlægð. Það sannar að á milli tveggja efna, sama hversu langt í burtu, geta þau haft áhrif á hvort annað og verða ekki fyrir áhrifum af fjórvíddar rúmtíma. Þvingun er ekki staðbundin og alheimurinn hefur djúpar innri tengingar í heiminum.

Á grundvelli kenningar um skammtaflækju, lagði bandaríski vísindamaðurinn CH Bennett árið 1993 fram hugtakið skammtafræði (Quantum Teleportation). Skammta samskipti er samskiptaaðferð sem ber upplýsingar eftir skammtaaðstæðum. Það notar meginregluna um skammtaflæðingu grunn agna eins og ljóseindir til að hrinda í framkvæmd öruggu samskiptaferli. Innleiðing hugtaksins um skammtímasamskipti gerði það að verkum að Einstein' s" spooky" -quantanganglement gagn byrjaði að beita raunverulegum krafti sínum.

Árið 1993, eftir að Bennett lagði til hugtakið skammtafræðileg samskipti, lögðu sex vísindamenn frá mismunandi löndum, byggðar á kenningum um skammtafléttun, notkun klassískra og skammtaaðferða til að ná skammtaðsöfnun, það er að segja hið óþekkta skammtahluta ögn ríkisins er fluttur á annan stað, og annar ögn er tilbúinn að skammtaástandinu, og upprunalega ögnin er áfram á sínum stað. Þetta er upphaflega grunnkerfið með skammtímasamskiptum. Skammtaaðdráttarafrit eru ekki aðeins mikilvæg á sviði eðlisfræði fyrir fólk að skilja og afhjúpa dularfull náttúrulögmál, heldur geta þau einnig notað skammtaðstæður sem upplýsingaflutningsmenn til að ljúka sendingu upplýsinga um stórar afkastagetu með sendingu skammtaaðstæðna til að ná skammtafræði órjúfanlegur í grundvallaratriðum. Trúnaðarmál.

Árið 1997 starfaði kínverski ungi fræðimaðurinn Pan Jianwei, sem stundaði nám í Austurríki, í samvinnu við hollenska fræðimanninn Bomiister og fleiri til að átta sig á fjarlægri sendingu óþekktra skammta ríkja í fyrsta skipti. Þetta er í fyrsta skipti í heiminum sem skammtaástand hefur verið flutt með góðum árangri frá ljóseind ​​í jörðinni A til ljóseindar á jörðinni B. Í tilrauninni var aðeins" ástand" af skammtaupplýsingunum er tjáð og ljóseindin sjálf sem upplýsingafyrirtækið er ekki send.

Eftir meira en 20 ára þróun hefur agan í skammtasamskiptum smám saman færst frá kenningum til tilrauna og verklegrar þróunar. Helstu sviðin sem um ræðir eru ma: skammtafræði fyrir dulmál með skammtafræði, skammtímafjarlægingu skammta og skammtþétt kóðun.

Skammta samskiptakerfi er skipt í tvo flokka eftir því hvort upplýsingarnar sem þeir senda eru klassískar eða skammtafræðilegar. Hinn fyrrnefndi er aðallega notaður til að senda skammtalykla en sá síðarnefndi er hægt að nota til að dreifa skammtaðskiptingu og skammtastærð. Hin svokallaða ósýnilega sending vísar til eins konar" heill" upplýsingaflutning sem er aðskilin frá raunverulegum hlutum. Frá sjónarhóli eðlisfræðinnar er hægt að hugsa sér ferlið við ósýnilega sendingu á eftirfarandi hátt: þykkni fyrst allar upplýsingar frumritsins, og sendu síðan upplýsingarnar á móttökustað, og móttakandinn velur sömu grunneining sem myndar frumritið byggð á upplýsingarnar og framleiðir fullkomin eftirmynd upprunalega. Óvissu meginreglan um skammtavirkni leyfir þó ekki nákvæma útdrátt allra upplýsinga upprunalega og þessi eftirmynd getur ekki verið fullkomin. Svo í langan tíma var fjarskipting ekkert annað en ímyndunarafl.

Árið 1993 lögðu sex vísindamenn frá mismunandi löndum upp áætlun sem notar klassískar og skammtaaðferðir til að ná skammtaaðsöfnun skammta: til að flytja óþekkt skammtaástand ögnar á annan stað og undirbúa annan ögn til að á skammtaðstöðu haldi upprunalegu agnirnar á sínum stað . Grunnhugmyndin er að skipta upprunalegu upplýsingunum í tvo hluta: klassískar upplýsingar og skammtaupplýsingar, sem sendar eru til móttakarans í gegnum klassíska rásina og skammtarásina í sömu röð. Sígildar upplýsingar eru fengnar af sendanda sem tekur ákveðna mælingu á upprunalega efninu og skammtaupplýsingar eru afgangurinn af þeim upplýsingum sem sendandinn náði ekki út í mælingunni; eftir að móttakarinn hefur fengið þessar tvær tegundir af upplýsingum er hægt að útbúa upphaflega skammtaaðstæður alveg eftirmynd. Í þessu ferli er aðeins skammtaástand upprunalega efnisins sent, ekki upphaflega efnið sjálft. Sendandinn getur jafnvel ekki vitað neitt um þetta skammtaaðstoð, á meðan móttakarinn setur aðrar agnir í upphaflega skammtaðstöðu.

Í þessu skipulagi gegnir hlutdeild flokka sem skiptast ekki í mikilvægu hlutverki. Skammtafræði er staðbundin kenning, sem hefur verið staðfest með tilraunaniðurstöðum sem brjóta í bága við misrétti Bell' Þess vegna sýnir skammtavirkni mörg andstæð leiðandi áhrif. Í skammtafræðinni er hægt að útbúa tvö ögn ríkja á þann hátt að ekki er hægt að skýra tengslin á milli þeirra með klassískum hætti. Slík ríki kallast flækt ríki. Skammtafléttun vísar til samspils tveggja eða fleiri skammtakerfa Óstaðbundin samtök. Skammtaaðdráttarafrit eru ekki aðeins afar mikilvæg fyrir fólk að skilja og afhjúpa dularfull náttúrulögmál á sviði eðlisfræði, heldur geta þau einnig notað skammtaástand sem upplýsingafyrirtæki til að átta sig á miðlun upplýsinga um stórar afköst með sendingu skammtafræðis, sem er óskiljanlegt í grundvallaratriðum. Trúnaðarmál samskipta.

Árið 1997 tók Pan Jianwei, ungur kínverskur fræðimaður sem stundaði nám í Austurríki, og hollenski fræðimaðurinn Bomiister o.fl., samvinnu í fyrsta skipti um að átta sig á langdrægum sendingum af óþekktum skammtastöðum. Þetta er í fyrsta skipti í heiminum sem skammtaástand hefur verið flutt með góðum árangri frá ljóseind ​​í jörðinni A til ljóseindar á jörðinni B. Það sem sent var í tilrauninni var bara að tjá GG-kvótann; ástand GG-quot; af skammtaupplýsingum og ljóseindin sjálf sem upplýsingafyrirtæki var ekki send. Fljótlega hafa Pan Jianwei og samverkamenn hans gert ný bylting í rannsókninni á því hvernig hægt væri að hreinsa hágæða skammtafléttuð ríki. Til fjarskiptingar á skammta ríkjum yfir langar vegalengdir er oft nauðsynlegt að leyfa tveimur fjarlægum stöðum að deila stærsta skammtafléttu ríkinu fyrirfram. Hins vegar, vegna ýmissa óhjákvæmilegra umhverfishljóða, munu gæði skammtaflækja ríkja verða verri og verri eftir því sem flutningsvegalengdin eykst. Þess vegna er mikilvægt atriði í rannsóknum á skammtafræðissamskiptum á þessari stundu hvernig á að hreinsa hágæða skammtafléttur.

Margir alþjóðlegir rannsóknarhópar vinna að þessu efni og hafa lagt til röð fræðilegrar lausna til að hreinsa skammtafléttur ríkja, en engum þeirra er hægt að ná með núverandi tækni. Seinna uppgötvaði Pan Jianwei og aðrir fræðilega lausn skammtafléttunar á hreinsun skammta sem er tilraunakennd með því að nota núverandi tækni og leysti í grundvallaratriðum grundvallarvandamál skammtímasamskipta nú til dags. Þetta rannsóknarárangur hefur verið mjög metið af alþjóðlega vísindasamfélaginu og kallast" stökk í skammtímafræðirannsóknum"