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从科学的角度来看隐形传态及其未来

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隐形传态在科学上是否可行? 我们很快就能几乎瞬间环游世界吗? 今天我们将尝试讲述这个领域的新内容。

自世界开始以来,隐形传态一直是人类的梦想。 一个人想要立即在太空中移动,去旅行,而不是将时间浪费在长途旅行上。 这个话题早已出现在许多流行文化作品中,但它仍然是研究的主题。 虽然早在 2004 年,它就已经注册了 专利 在“全身隐形传送系统”上,隐形传送研究已经有了初步的成功,但他们证明这根本不是我们对这项技术的期望。

为什么隐形传态这个话题如此激荡着人类的想象力? 如果我们要列出世界上最需要的技术,隐形传态将位居前列。 试想一下,如果我们可以立即在不同的地方之间移动,我们将解决多少问题。 不幸的是,有许多迹象表明,以我们希望看到的形式进行隐形传态,至少目前,我们无法实现。 但是,这并不意味着传送是完全不可能的。 她只是看起来和我们想象的不一样。

从科学的角度来看隐形传态及其未来

如果不简要介绍量子物理学的基础知识,就不能谈论隐形传态。 而这反过来又会阻止许多人进一步阅读这篇文章。 但是请相信我,我们不会深入那些贫民窟,而是会尝试浅显易懂地用简单的语言和清晰的例子来解释传送的原理。 让我们试着解释一下它现在是如何工作的。 但为什么我要准确地说“它现在是如何工作的”呢? 这已经发生了吗? 是的,女士们,先生们,已经采取了第一个严肃的步骤。 然而,科学家设法传送的不是人、设备或材料,而是信息。 我们是否引起了您的兴趣? 继续阅读。

隐形传态研究进展

每个人都知道隐形传态是什么,但并不是每个人都知道它的发展已经采取了几个步骤。 爱因斯坦已经很久没有处理这个问题了。 科学家们已经发现,一切都是从微观层面开始的,也就是从量子粒子层面开始的。 当开始研究这些量子粒子时,人们注意到了它们的奇怪行为。 他们互动的过程,完全不同于肉眼所见的宏观尺度。 事实证明 量子 粒子可以同时出现在两个地方。 科学家称此为叠加原理。 然而,叠加只有在粒子彼此不相互作用时才会发生,也就是说,它们没有任何反应。 当它们静止时,我们正在谈论所谓的概率波坍缩。 我知道你们中的许多人发现很难理解所有这些。 说明这种状态的最简单方法是借助计算机位。 如您所知,它们在二进制系统中工作,即它们可以是零或一。 而量子比特(quantum bits)可以同时为“零”和“一”——直到概率波崩溃。

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爱因斯坦成功地发现了他所谓的“远距离幽灵相互作用”。 在他的研究过程中,发现普通粒子可以在量子水平上相互交织。 无需赘述,我会说这两个粒子可以交配,尽管它们具有不同的属性(例如,动量)。 而现在最有趣的是,在配对之后,其中一个粒子的属性发生了变化,同时改变了另一个粒子的属性。 无论距离多远! 而这正是当今隐形传态的作用所在。 当然,如果你试图用简单的语言来描述它,因为越深入森林......

在实验室中,科学家设法将粒子的状态从 A 点转移到 B 点,但是这样并没有传输关于该粒子的具体信息。 为什么? 主要的问题是,以目前的研究状态,双方都无法确定这个初始信息,即科学家无法确定先来后到。 几乎就像鸡和蛋一样。 在这个阶段,值得强调这些概念。 事实证明,信息是比粒子本身的行为复杂得多的东西。

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这是隐形传态技术发展的主要限制,同时也揭示了未来可能实现的目标,以及可能无法实现的目标。 让我们总结一下。 目前,我们能够在量子水平上将粒子相互“配对”。 我们可以将粒子的状态从 A 点转移到 B 点,但我们没有转移必要的信息。 我们不具备开发以光速传输此信息的特殊通道的技术能力。 在地球上,我们通过无线电信道或光纤传输信息,但这是一个完全不同的层次。

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投币戏法

那么,当我们似乎已经掌握了这项技术时,为什么不大规模地传送信息呢? 好吧,并非一切都像看起来那么简单。 我们不能完全控制我们最终得到的量子态(以及隐形传态的结果)。 为了解释这一点,科学家们以硬币为例。

我们有两枚硬币在量子维度上纠缠在一起。 每个都可以有两种状态之一 - 正面或反面,一个到发件人,另一个到收件人。 纠缠后,如果第一个指向正面,那么第二个也必须指向正面。 幸运或不幸的是,这或多或少是它在量子物理学中的运作方式。 知道这一点后,发送者开始旋转第一个硬币,同时硬币旋转到它被发送到的那个人。 当硬币在旋转时,没有人知道结果。 既不是发件人也不是收件人。 在发送方的硬币停止之前,它不知道它实际上向接收方发送了什么信息。 简而言之,我们发送“某物”,但我们真的不知道是什么。 在发送之前,信息保持叠加状态。

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这种限制使得在这个发展阶段无法发送特定信息,因为发送者无法确定我们是否会收到他打算发送的信息。 因此,没有传输通道来检查双方的信息。 量子计算机可以在这方面帮助我们,但它们才刚刚出现,到目前为止它们还很原始。 我们今天将讨论它们。

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人类隐形传态甚至可能吗?

在这里,我们来到了对许多人来说最重要的问题。 那么,我们甚至可以考虑根据今天的现实来传送人或其他生物吗? 好吧,地球上可能没有一个人能够明确回答这个问题。 不过从发展方向来看,个人觉得还是暂时忘掉吧。 为什么?

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请注意,当我们谈论隐形传态时,我们总是在谈论转移粒子的状态。 因此,该粒子必须处于某种“已定义”状态。 与此同时,人脑每微秒都会发生变化。 数十亿个突触、电子、脉冲——这个过程几乎不可能停止。 大脑似乎是一个存储从环境中接收到的信息的地方。 然后可能有可能用那个信息传送一个人,但肯定不会是与“移动”时具有相同大脑的同一个人。 毕竟,状态本身就是一种记录,就我们的神经中枢而言,甚至没有初始“状态”。 除非我们谈论的是通灵者。

当然,这些只是猜测和假设,因为目前还没有人能够清楚地预测未来会带来什么。 然而,目前隐形传态技术的研发方向让我们明白,我们将走向不同的方向。

隐形传态的未来是否与量子计算机有关?

那么隐形传态是否有未来,它是什么? 该主题的另一个突破发生在 2019 年。 正如我们已经提到的,理论上可以将量子态传送到任何距离。 仅在理论上,因为尚未得到充分研究,但将粒子移动超过 500 公里的事实可以证明这一点。 我们还知道,迄今为止最复杂的信息单位是最小的量子比特(即众所周知的叠加“比特”)。

尽管如此,由于观察过程中概率波的崩溃,我们目前只能传送到状态 0 或 1,除此之外别无他法。 前段时间,两个独立的科学家团队设法同时发送了三种状态的叠加,他们称之为切割器。 然而,它并没有完全成功,但尝试本身很好地表明,科学家们并没有忘记隐形传态。 这对我们意味着什么? 简而言之,这意味着我们非常缓慢,但仍在增加功率,这在未来可能会导致信息的首次完全传输。

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2019年底,情况变得更加有趣。 来自苏黎世的科学家团队 设法传送 数据量。 一秒钟内在独立运行的计算机系统之间传输了 10000 个量子比特 (qubits)。 他们制造了一个电子尺寸为 微米的计算机芯片。 两个是发射器,第三个是接收器。 在接近绝对零的温度下纠缠的电子意味着发送到发射器的数据也出现在接收器中,即根据量子物理学原理。 为什么我们要谈论隐形传态而不仅仅是数据传输? 好吧,因为系统之间没有电线或其他指定路径。

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我相信上面讨论的所有问题都创造了一个相当悲观的事件版本,这反过来又会反映出你对这个主题的热情。 但现在还不是恐慌和对传送这个话题失去兴趣的时候。 科学不会停滞不前。 随着量子粒子态隐形传态研究的深入,以量子计算机为形式的设备终于开始出现。 “这跟我们的话题有什么关系?” - 你问。 那么,在他们的帮助下,我们想要实现一个单独的量子通道的创建。 多亏了这一点,才有可能传送信息,而不是像现在这样借助光纤等方式发送信息(当然,我们说的是“传统分布”,而不是量子粒子) . 是的 - 这是“硬币发送者”对其在接收者硬币上流通结果的假定影响的一种方式。

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如果您了解量子计算机无法与普通台式 PC 相提并论,那么描述此类计算机的工作很有趣。 这无异于说白炽灯只是一根“更强的蜡烛”。 这些是完全不同的技术,彼此甚至都不相似。 正如现代计算机处理二进制系统中的两个状态(0 和 1)一样,量子计算机可以处理叠加状态。 因此,例如,它们可以同时为 60% 的零和 40% 的一。 这听起来很复杂,所以让我们继续看另一个例子。

我们与计算机玩“正向或反向”(我已经提到这是科学家在解释量子态时最喜欢的例子)。 默认情况下,正面在桌子上。 在第一轮中,计算机可能抛硬币或保持不变,但我们不知道最终决定的结果。 那么我们得到同样的机会,计算机也不知道结果。 几轮之后,检查硬币的状况。 如果正面发生变化,则计算机获胜,否则我们获胜。 这给了我们恰好 50% 的获胜机会。

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如果我们用量子计算机玩同样的游戏,计算机基本上有 100% 的获胜机会(在一项研究中它在 97 多场不同的游戏中赢了 300%,剩下的 3% 可能是……由于系统错误)。 但这怎么可能呢? 想象一下,计算机每一轮都保持其叠加状态,因为它没有被任何观察者看到(环境中的任何人,包括我们)都看不到它。 同时,机器决定 30% 赞成正面和 70% 赞成离开当前状态,在下一轮它选择另一个。 但最重要的是,量子计算机总是选择两种不同的状态(当我们只选择一种状态时)。 在游戏的最后,当结果揭晓时,概率的浪潮破灭了……他赢了。

量子计算机在欺骗我们吗? 不! 我知道这很难理解,但想象一下,在这几轮中,计算机将两种不同的果汁以不同的比例倒入一个碗中,最后将混合物的两种成分分开,字面意思是“克服”概率并始终使正确的选择。 难以置信,但在实践中确实如此。

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一个晦涩的现象,但它很好地说明了量子物理学的力量。 在量子分子的水平上,这样的计算机在开发新药物等方面会更好。 在大流行病和战胜其他疾病的情况下,它肯定会对我们派上用场。 但最重要的是,这样的计算机将有助于隐形传态信息技术的发展。 而这些可不是小事! 当世界上会有很多台量子计算机时,它们每台的量子分子就能相互混合(配对)。 然后,如果我们改变其中一个分子的性质,我们也会改变配对分子的状态。 最后,将有可能发送信息,因为在发送信息后,可以立即确定初始状态和最终状态。 不管怎样,让我们​​回顾一下谷歌量子超级计算机的成就。 在 200 秒内,他进行的计算需要……最快的“普通”超级计算机运行 10 年。 所以你可以看到它所承载的巨大潜力和力量。

因此,将创建一个全新的传播渠道,这是我们做梦也想不到的。 就像现在的光纤或无线电信道一样。 而且,正如已经提到的,理论上量子态的隐形传态距离是没有限制的,我们也将能够在瞬间与其他星球进行通信。 并且以一种极其安全的方式。 多亏了隐形传态,“捕捉”信息在理论上是不可能的。 另一方面,如果传送成为可能,聪明的人会想办法做到这一点。 也许我们还不知道那么多,因此还不是智人……

从科学的角度来看隐形传态及其未来

现在我们已经结束了关于隐形传态发展的当前和未来状态的对话。 必须承认,未来的计划看起来更有趣,尤其是因为并非所有计划都像您想象的那么遥远。 还应该记住,我们无法预测未来的实际情况。 现代世界已经证明,有时在 30 年前看似幻想的事情在今天会变成现实。 所有论文(尤其是与人类隐形传态相关的论文)均基于可用信息和研究发展预测。 因此,我们希望量子计算技术能很快变得更容易获得和理解。 当然,我们希望这场革命发生在我们有生之年。 我真的很想看看一个人如何能够瞬间移动到火星或半人马座阿尔法星。 梦想,梦想,梦想……

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Yuri Svitlyk
Yuri Svitlyk
喀尔巴阡山脉之子、不为人知的数学天才、“律师”Microsoft,实用的利他主义者,左右
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