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空间站或上演量子纠缠态实验 量子通信网络有望

http://www.kexue.com 2013-04-12 10:47:52 腾讯科学  发表评论

科学家试图在空间站进行“量子纠缠态”实验
科学家试图利用国际空间站研究幽灵般的超距离作用

  早在1935年,阿尔伯特·爱因斯坦、波多尔斯基以及纳森·罗森提出了“EPR悖论”,这个思想实验描述了两个相互作用的粒子,沿着相反方向分离,在不确定性原理的框架下,我们无法同时得知其中一个粒子的位置和动量信息,如果对位置测量得越精确,那么对动量的测量就越不精确,而且对其中一个粒子进行测量行为并不是干扰另一个粒子,但是EPR悖论认为无论这两个粒子分离后相距多远,对其中一个粒子的状态的测量时,另一个粒子也会得到“感知”,从而改变自身的状态。该现象被爱因斯坦称为幽灵般的超距离作用。

  相互纠缠的量子微粒似乎可以瞬间得知另一个粒子的状态,完成超光速的信息交流,面对这一不可思议的结论,科学家到目前为止还仅限于在较小的尺度上进行实验,但一项发表在《新物理学》期刊上的论文提出可在国际空间站上进行EPR悖论实验,测试量子“幽灵行动”的限制条件,这项实验有可能帮助建立全球第一个量子通信网络。

  他们的计划包括一个贝尔量子非定域性实验,探索量子力学和经典物理学之间的矛盾,此外科学家还将进行量子密钥分发实验,将国际空间站作为中继点并发送一个加密密钥,显然这个尺度比在地球上用光学纤维实验大得多。奥地利科学院教授鲁珀特认为他们需要时间准备实验设备,此外国际空间站上还需要光子检测模块,配合一台经过改进的商业级单反相机。

  科学家试图进行一次地面与国际空间站之间的纠缠态光子实验,其中一个光子将被从地面实验室发送往国际空间站的相机测量仪,另一个光子则在实验室中被测量,以此研究两个光子的行为。依据量子物理学,在这个距离上的纠缠态是独立的,两个光子间的距离大约相距500公里,该实验也可让研究人员测试重力对量子纠缠的潜在影响。此外,研究人员还提出进行量子密钥分发实验,该实验可通过“量子加密”确保信息不被窃听。(Everett)

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