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          核物理學家:新型量子糾纏可能重塑未來通信

          極客網·網絡通信1月16日 美國知名科幻作家奧森·斯科特·卡德在他的經典科幻小說《安德的游戲》中想象了這樣一個世界:地球上最聰明、最年輕的戰術家通過一種名為ansible*的設備遠程即時指揮軍隊。 

          盡管目前還不清楚這種設備是否可能出現,但美國能源部的布魯克海文國家實驗室的科學家們日前詳細介紹了一種“前所未見”的量子糾纏,并表示:有朝一日,通過這種糾纏技術可以開發出強大的新型通信工具和計算機。 

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          自從20世紀初得出量子糾纏粒子理論以來,科學家們一直在試圖利用這一現象開發技術。幾十年來,這一話題一直是物理學家們激烈爭論的焦點。然而在去年年底,阿蘭·阿斯佩、約翰·克勞澤和安東·塞林格這三位科學家更是在量子糾纏方面的卓越研究而被授予諾貝爾物理學獎。 

          一種“新型”量子糾纏 

          布魯克海文國家實驗室的最新發現是在探索一種探測原子核內部運作的新方法時獲得的,使用該實驗室的相對論重離子對撞機將粒子加速到接近光速。該實驗結果發表在《科學進展》雜志上。

          在通常情況下,對撞機會把金粒子撞碎,這將消除質子和中子之間的界限,使科學家能夠在類似于銀河系早期的環境中研究夸克和膠子,這是構成原子核的兩種基本粒子。 

          但在研究中,金粒子并沒有被撞碎在一起,而是被光子云包圍,并允許彼此通過。 

          根據布魯克海文國家實驗室的描述,當它們彼此經過時,由光子和膠子相互作用引起的一系列量子波動產生了一個新粒子,這個新粒子迅速衰變為一對帶電的π介子。當測量這些π介子時,科學家可以繪制出原子核內膠子的分布。 

          參與該項目的STAR合作成員Daniel Brandenburg在一篇博客文章中表示,這項技術的工作原理有點像醫院中的掃描設備,但科學家們看到的不是患者的大腦內部,而是質子的內部工作方式。

          正是在進行這些測量時,科學家們發現了一種奇怪的現象——一種新的量子干涉。

          布魯克海文國家實驗室的物理學家Zhangbu Xu在博客文章中表示:“我們測量了兩個出射粒子,很明顯它們的電荷是不同的,這說明它們是不同的粒子——但我們看到的干涉模式表明,這些粒子彼此糾纏或同步,盡管它們是可區分的粒子?!?nbsp;

          Brandenburg表示,大多數對糾纏的其他觀察都是在光子或相同的電子之間。他說,“這是第一次在實驗中觀察到不同粒子之間的糾纏?!?/p>

          量子互聯網的序幕 

          美國能源部的各個國家實驗室多年來一直在深入研究量子力學,包括量子糾纏的實際應用,并為量子互聯網的開發投入了數百萬美元的資金。

           雖然量子網絡無法解釋,但它利用粒子的特性,與傳統計算中使用的二進制1和0相比可以更有效地編碼數據。無論如何,至少這個想法是這樣的。 

          雖然構建量子網絡的努力仍處于起步階段,但一些實驗已經顯示出了希望。2019年,布魯克海文國家實驗室演示了糾纏可以光子在一個長達約11英里的光纖網絡上的傳輸。這是當時在美國進行的距離最長的量子糾纏實驗。

          最近,荷蘭的研究人員展示了使用中間節點傳輸量子信息的方法,他們認為這一技術對于實現量子互聯網至關重要。

          超光速通信最初是由傳奇科幻作家厄休拉·勒奎恩在1966年發表的科幻小說《羅坎農的世界》中構想出來的,這是她幾部小說中的第一部。她在小說中將超光速通信技術描述成為行星之間進行交流的方式之一。

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          承受不住他的巨大尺寸

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