什么是量子计算?
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2024-04-26
以后的就业选择方面是从事量子通信、量子计算机、量子计算等研究,本科可以选择电子专业或计算机专业。
量子网络又称量子通信。
量子通信并不是所谓“瞬间移动”,但是其概念也很相近。量子网络应用的原理是量子纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠描述了这样一个现象:两个彼此处于量子纠缠微观粒子无论距离多远,即使一个在太阳系另一个在几十万光年外的未知星云,只要这两个粒子彼此处于量子纠缠,则通过改变一个粒子的量子状态,就可以使另一个粒子状态也发生改变。一个粒子可以传递有限的信息,而亿万个粒子联手,就形成了量子网络。之前该领域面临的最大问题是如何保持脆弱的量子粒子的完好性,甚至只要我们看它一眼(当然你什么也看不到),光子就有可能将其破坏。研究人员此番在拉帕尔瓦将一些纠缠态量子中的一个通过高能量激光成功发射到特纳利夫岛。这样一来,一旦位于拉帕尔瓦的纠缠态光子有了变化,特纳利夫岛上的纠缠态光子就会“立刻响应”,这种传递没有任何的延迟,响应速度甚至超过了光速,但这种传递本质上是量子状态下的传送,而非实际物质的传递。
量子网络有何用途呢?从小的角度看,由量子理论我们可以知道,没有人可以对纠缠态光子进行“监控”,因此人们可以通过量子网络建立起一套无法被破译的安全密钥系统,相信这将受到各国政府的热烈欢迎。从长远角度看,量子网络可以构架出一个由量子计算机构成的因特网主干,从理论上来说,每台链接到量子网络的量子计算机和量子芯片都可以通过纠缠态光子“立即”与彼此建立连接。
研究人员下一步的工作重点是发射一个能够收发量子的近地轨道卫星,这并不是件容易的事,所以我们可能还得等上几年(或者几十年)。不过这个领域的发展速度已经超乎了我们的想象。就在两年前,量子数据传输的距离记录还是中国团队创造的16千米,今年年初这个数据就被他们刷新至97千米,现在我们已经能够达到143千米了。谁知道呢,说不定我们在有生之年就能看到传说中的量子网络的诞生了。
量子就是粒子和波的最小形态。以黑体辐射为例,一个发热物体按照经典物理理论,它在各个波长都发出等量的能量,而波长可以从无限小到无限大,导致在经典力学里,它放出无限能量的辐射,这导致牛顿物理在这里失效。
这时候就要引入量子,把它放出的热辐射打成一份一份的小包,在极高和极低的波长下,波长短到或长到连一个能量小包都放不出来,于是有热量的物体放出的热辐射就变成有限的了。
量子就是一种具有波粒二象性的粒子,它虽然是能量,但具有物质的特性,理解起来并不难。
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