“反常”的世界

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  魔术师有一个节目,叫“心电感应”:助手背转身,魔术师抽一张扑克牌,或者随便让哪个观众随手拿一样东西给他,助手都会准确无误地说出是什么牌、什么东西。魔术师宣称:他俩有心电感应!
  观众热烈鼓掌,不过都不相信什么心电感应,心悦诚服的是魔术师高超的技巧。
  量子世界有“心电感应”!不过那叫“量子纠缠”。
  趣时空穿越
  量子?是什么东西?
  哦,它不是东西,是“东西”的最小单位。
  米、千克等等都是“单位”。1米可以分割成10分米、100厘米、1000毫米……1毫米还可以分割成2个0,5毫米,等等。千克也同样可以分割。
  量子却不可以分割,它是能量的最小单位。比如光,就有光的量子,也叫“光子”。有一个光子、两个光子等等,但没有半个光子,l/4的光子。对于原子、电子等等其他粒子也是这样。
  我们通过基站交换机等载体传输短信;
  我们通过互联网等载体传输电子邮件、微信。
  量子也可以传输,可以传输一个量子、两个量子、一切“整数”的量子,但不能传输1,5个量子。
  量子传输也是通信,但传输的不是什么短信、微信,而是量子信息。
  下面是一条“旧闻”:
  存放机密文件的保险箱被放入一个特殊装置后突然消失,同一瞬间出现在相距遥远的另一个装置中被安全取出。这是电影中的“超时空穿越”,现实中能不能实现呢?
  中国科学家用“量子态隐形传输技术”将科幻变成现实:
  一个量子态在北京长城脚下消失,没有经过任何载体,瞬间出现在了16公里以外的张家口市怀来县。
  中国科学家还让量子态“穿越”青海湖,距离是上面的6倍多!
  看了关于量子的介绍,对“量子态隐形传输技术”理解起来就容易了吧?首先,它运用的是量子态,也就是量子系统的状态,不管这个系统长什么样,我们知道它不是交换机,不是互联网……其次,是隐形传输的哦!多神秘啊!
  究竟是如何实现“超时空穿越”的?不得不说说“量子纠缠”。
  科学家这么解释:
  量子纠缠,是指在由两个或两个以上粒子组成的系统中,粒子相互影响的现象。
  一旦两个粒子之间发生纠缠,无论两个粒子距离多么遥远,其中一个粒子状态的改变总会引起另一个粒子的变化,而这之间并没有任何载体,仿佛有“心电感应”那般。
  量子态隐形传输利用的就是量子的这种特性。首先把一对携带着信息的纠缠的光子进行拆分,将其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只需要知道其中一个光子的即时状态,就能准确推测另外一个光子的状态,从而实现“超时空穿越”的通信。
  反常
  你看懂量子了?
  可是量子世界的很多事,科学家至今还在摸索!
  它与我们知道的世界太不一样了,连爱因斯坦这样伟大的科学家,也不能接受它的某些“反常”!
  比如,在我们知道的世界里,测量一个长方形的面积,只需测出这个长方形的长和宽,将长和宽相乘即可,长×宽=宽×长,而积不变。
  可是到了微小的量子世界,不再仅仅是简单地测量长和宽了,而是测量这些物质形成的动量和位置,而一个小小的观测动作,如光子的“投射”,都会影响到动量和位置,因此得出的长和宽是变化的,长×宽≠宽×长,而积是不一样的。
  奇妙的事情还多着呢。又比如,有一只“薛定谔的猫”,这只猫是活的同时又是死的,是活是死全凭观测、测量,否则它将永远处于半死不活的叠加态!这是由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出的理论。
  很怪异,是吗?
  别管这只“猫”是什么“态”,我国的潘建伟等科学家,就在国际上首次成功制备了八光子薛定谔猫态!
  对量子世界我们只说了一点点,说得很简单,为了好懂,有的可能会说得不太“准确”。如果你感兴趣,可以自己再去深入“研究”一下。
  但是,你明白了一小点没有?量子世界属于“微观世界”,我们的世界属于“宏观世界”,两个不同的世界,“反常”、“正常”的规则是不一样的!
  好用
  可是,“反常”的量子,在我们世界又十分好用,说起来,我们的世界也是量子组成的呀!
  除了可以让信息传输变得更安全外,还有很多新科技、新发明就源于这个古怪世界提供的理论。比如计算机技术、能源技术、信息技术,比如半导体、电子显微镜、集成电路、核能、激光、分子生物……都能看到它们的身影。
  哦?这些名词太枯燥?那么来点“活生生”的吧。
  中国量子保密通信“京沪干线”工程不久将交付使用。这是什么工程?哦,是连接北京、上海的量子通信网络,能保证通信安全,不被窃听,难以破解!
  我国科学家屡屡刷新量子领域的世界纪录,中国科学院院士潘建伟教授说:在量子信息技术方面,我国现在处于领跑的位置。中国光学学会理事长郭光灿院士说:中国量子通信的实际应用走在了国际前沿。
  潘教授他们为量子计算机的诞生也做出了巨大贡献,他们的目标是,构建新一代的量子计算机,速度比当前最快的超级计算机快百亿亿倍。
  看出量子计算机跟一般计算机的不同了吧。因为运用了“量子纠缠”等技术,它的速度惊人!
  速度可有用啦!
  据说,美国投入巨资研发量子计算机,想攻破世界各地银行、军队等等所设定的最安全的密码。
  谁也不想自己的密码被破解。如果你的银行卡密码被破解,存款可能会消失得无影无踪;如果你的密件密码被破解,别人便会对你了如指掌,太不安全了!
  如果密码是4位数,那么组成这个密码的可能种数有l万种,6位数的话有100万种……所以,数字越大,越难被破解。
  有一种加密方法就是利用“大数不可分解性”,当大数被成功分解时才会泄密,而要分解一个很大很大的数,是很难的,而且,大数每增加一位数,增加的破解难度不是几倍、十几倍可言……
  速度就显示威力了。
  比如,用现在全世界的计算机一起分解一个要几百万年才能成功的数字,量子计算机只要几分钟!
  哎呀,那密码不是太不安全了吗?
  但是,你想啊,如果运用量子世界规则来加密呢?在量子世界,窃取密码的人在“偷看”时都会“撞击”到它而使它发生更动,就会被密码主人察觉。这样的密码还能破解吗!
  在量子这个科学领域,我国不仅仅有潘教授、郭院士,还有好多科学家在世界上也鼎鼎大名,你去搜搜看吧!
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