隔空傳物在通訊領(lǐng)域的應(yīng)用是怎樣的

在微觀領(lǐng)域中，某些物理量的變化是以最小的單位跳躍式進(jìn)行，而不是連續(xù)的，這個(gè)最小的單位叫做量子。在物理學(xué)中常用到量子的概念，量子是一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。例如，一個(gè)“光的量子”是光的單位。而量子力學(xué)、量子光學(xué)等等更成為不同的專(zhuān)業(yè)研究領(lǐng)域。其基本概念是所有的有形性質(zhì)也許是“可量子化的”?！傲孔踊敝钙湮锢砹康臄?shù)值會(huì)是一些特定的數(shù)值，而不是任意值。

雖然實(shí)驗(yàn)中鐿離子跨越的距離只有1米，但這卻是物質(zhì)微粒在傳輸過(guò)程中所跨越的第一段宏觀距離。在此之前，遠(yuǎn)距離傳輸分兩種，第一種是光子的傳輸，另一種是物質(zhì)粒子在幾個(gè)微米的距離間實(shí)現(xiàn)的傳輸。

光子是最先被發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間傳輸?shù)牧Ｗ印?997年，奧地利研究小組首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了光子間的量子傳輸，這種傳輸可以通過(guò)任意遠(yuǎn)的距離。因?yàn)楣庾記](méi)有質(zhì)量，所以它的傳輸很容易實(shí)現(xiàn)，但這卻造成它不能像物質(zhì)粒子那樣保存記憶的缺陷，所以?xún)H憑光子傳輸，并不能產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用上的空間。

2004年，第一個(gè)實(shí)物粒子之間的量子傳輸在相隔幾個(gè)微米的離子間實(shí)現(xiàn)了，但是幾微米的距離，在宏觀狀態(tài)下幾乎可以忽略不計(jì)。最終，這一物理系統(tǒng)僅僅用于實(shí)現(xiàn)類(lèi)似集成電路中的基本組件上，而且實(shí)驗(yàn)的原理也很難延伸，發(fā)展成宏觀距離上的量子傳輸。

物質(zhì)的遠(yuǎn)距離傳輸，應(yīng)用的是微粒糾纏態(tài)的特質(zhì)。量子物理學(xué)認(rèn)為，如果通過(guò)某種方式產(chǎn)生出來(lái)一對(duì)電子，那么這對(duì)電子具有糾纏態(tài)的特征：無(wú)論將這兩個(gè)電子分開(kāi)多遠(yuǎn)，只要其中一個(gè)電子發(fā)生改變，另外一個(gè)就會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，改變的精確度幾乎完全一致，所以，當(dāng)我們測(cè)定其中一個(gè)電子的信息時(shí)，另外一個(gè)電子的信息也就全得到了。

在奧姆施因克之前，光子可以長(zhǎng)距離傳輸，但沒(méi)有儲(chǔ)存能力；物質(zhì)粒子可以?xún)?chǔ)存信息，但是只能逾越幾微米。奧姆施因克最成功的地方在于，他們發(fā)現(xiàn)了第三條路，他們結(jié)合了前兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用了一種所謂的“糾纏交換”的技術(shù)，把一個(gè)具體的傳送擴(kuò)展成一系列量子隱形傳態(tài)過(guò)程，所以非常靈活。

他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中做了兩次“糾纏”，除了兩個(gè)鐿離子互相對(duì)應(yīng)，他們還分別將其與一對(duì)相互糾纏的光子“糾纏”起來(lái)，當(dāng)信息發(fā)生遠(yuǎn)距離傳遞的時(shí)候，鐿離子的信息也就通過(guò)光子完成了傳遞。

但是，這樣的傳輸也只有在量子狀態(tài)下才能進(jìn)行。到目前，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還只可以看作是科幻小說(shuō)中“隔空傳物”的第一步，距離我們想象的還有很遠(yuǎn)的距離。這一實(shí)驗(yàn)的意義在于，它拓展了一種信息傳輸方式，其目前的前景主要是在通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域方面。