量子纠缠为何不能超光速传递信息?量子加密为何不需要量子纠缠?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-25

先说答案:量子纠缠不能超光速传递信息的原因是它压根不能用来传递信息,而我国的量子加密不使用量子纠缠的原因是量子纠缠的制备难度比单光子制备难度高得多,但两者加密效果一样。

前些时候刚好跟网友讨论过量子通信为何不能传递信息的问题,因此我先编辑整理一部分相关讨论的内容以问答形式发出来。(强势偷懒^_~)

量子信息问与答

网友:我想知道使用量子纠缠的量子通信为什么不能超光速传递信息?

我:量子纠缠本来就无法传递信息。

网友:那测量后整个系统的物理性质改变,不就是传递信息吗?

我:你在说什么?什么改变?怎么传信息?

网友:量子纠缠引起系统两个纠缠粒子的同步改变。

我:量子纠缠并不能改变对方,是两个粒子的状态同时确定,不是A可以改变B。

网友:那他怎么传递信息?

我:谁跟你说可以传信息的,你打他。

网友:那量子通信是什么东西?

我:量子加密通信,做密钥的。测量一个状态可以知道另一个的状态,所以可以用来做密码。(实际上一般的量子加密是不需要用量子纠缠的,文末解释)

网友:测量一个知道另一个状态,你这不是自相矛盾吗……

我:怎么矛盾?

网友:你测量出a是1,b就是2,你刚才却说不传递信息?

我:怎么传? 你又不能控制测出来的是什么,怎么传信息?你可以通过测量知道对方测出什么状态,但无法控制对方测出什么状态。比如你想传112233,你用量子纠缠怎么传过去?

网友:搜嘎,我懂你的意思了,以前我一直卡在这。(卡在为何可以知道对方状态却不能传递信息)

我:传信息的条件是你要能操纵测量结果,但量子纠缠不能,一操作就不纠缠了。实际上是测量后,原纠缠对里的粒子A就无法决定粒子B的状态了,无论在测量后对粒子A进行任何操作,都不会改变粒子B的状态。

补充解读:

量子纠缠是一个量子系统中(包括两个或多个微观粒子)的量子态存在关联,也就是其中的所有粒子的量子态(微观粒子的状态)存在相关性。比如在最简单的纠缠光子队中,两者的状态会互为相反或完全相同,因此你只要测量一个的状态就能同时知道另一个的状态,这种相关性是由守恒定律决定的。

用量子力学的话说就是存在量子纠缠的粒子共有一个波函数(微观系统的状态函数),只有在对系统的任意部分(任意一个粒子)进行测量时,整个系统的波函数坍缩,才会成为多个单独的粒子。

那为什么量子纠缠可以超光速呢?其实波函数坍缩理论上是无关时间也无关距离的,波函数分布在全空间,无论这个波函数是存在量子纠缠的量子系统,还是单个的粒子,它的坍缩都是瞬时完成的。为什么量子纠缠可以超光速的答案就是:波函数坍缩不需要时间。波函数既然是分布在全空间,那么假如纠缠的粒子需要通知另一个粒子一个坍缩到什么状态,那么单个粒子的全空间坍缩不就也要通知其余所有可能位置的自己不要出现吗?这是很荒谬的。

量子加密(量子密钥分发)为什么不是通过量子纠缠?

量子密钥是通过量子态来实现随机生成量子密钥的,目前量子加密的加密协议有三种,分别是BB84协议、B92协议和E91协议,其中只有E91协议是需要用到量子纠缠的,其余两种协议都仅需要单光子量子态。其中:

BB84协议用的是单光子的偏振态,我国的加密通信就是用它;(它的加密原理需要一篇长文才能讲清楚……)

B92是BB84的简化版,把BB84的四种偏振精简为两种,但由于误码率较高,使它的成码效率也同时减半,安全性也比BB84低,对通信线路的要求更高;

E91协议用的才是量子纠缠,但由于它跟采用单光子的BB84协议是等效的,纠缠光子却比单光子更难制备,因此傻子才用它……

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这是由于量子纠缠和光速不是两种相同的物质而且不存在于同一种介质当中,也就不能通过光速来传播信息。很多的加密方式都是随机加密,而且随机生成了密钥,加密的方式也不同,也就不需要量子纠缠。

光速代表的是光波在真空或者介质的环境中的传播速度,是自然界中物体运动可以达到的最大速度,在量子纠缠的过程,只会对其中一个粒子操控,粒子之间是相互关联的,没办法进行信号传递;量子理论可以帮助量子信息加密,量子纠缠是可以超过光速的,但是不能传递信息,其中加密的密码很难破解。

量子纠缠是量子理论里面非常独特的一个原理。量子纠缠并不是改变,而是通过排列方式不一样来进行重组。所以量子加密的过程是不需要量子纠缠的。

  • 量子纠缠为何不能超光速传递信息?量子加密为何不需要量子纠缠?
    答:1. 量子纠缠不能用于超光速传递信息,因为它本质上不支持信息的传输。当两个纠缠粒子之间的状态发生变化时,这种变化并不能用来传递信息,因为无法控制哪个粒子的状态会发生变化,也无法决定另一个粒子的状态。2. 在量子加密通信中,并不总是需要使用量子纠缠。例如,中国的量子加密通信技术主要采用的是BB...
  • 量子纠缠真的能超光速通信吗?会违反爱因斯坦的狭义相对论吗?
    答:很显然这种关联坍缩产生超光速信息传递了,这就违反狭义相对论的信息传递不能超光速的基本定律了,而狭义相对论已经被广泛接受,自然没有人愿意挑战它的正确性,包括哥本哈根学派的科学家。因此爱因斯坦认为,量子力学是不完备的,肯定在哪里存在问题或未知因素。玻尔等人看到这篇质疑的论文一定吓得不轻。不过...
  • 为什么不能用量子纠缠进行超光速通信?小学生都能看懂的解释来了_百度知...
    答:为什么不能用量子纠缠进行超光速通信?小学生都能看懂的解释来了如下:由于测量时不可控制的随机性,所以没有办法控制接收方手里的测量结果。尽管可以控制测量的基底从而影响接收方手里的态序列,但是不借助其它通讯手段的情况下,你不能从这个态序列里读出任何有用信息。量子简介:量子(quantum)是现代物理的...
  • 量子通信的速度为什么不可能超过光速?
    答:量子通讯一样要遵守狭义相对论!尽管量子传播速度远远比光速更快,但是它本身是不能承载信息的!换而言之,光速仍然是信息流通的最高速度,而量子纠缠只不过是完成信息流通的初步手段而已!这篇论文一经刊登之后,就得到了很多学者的肯定!因此,量子通信,也没有很多人想象中的那么神奇!光速仍然我们可望不...
  • 量子纠缠为何不能超光速传递信息?量子加密为何不需要量子纠缠?
    答:先说答案:量子纠缠不能超光速传递信息的原因是它压根不能用来传递信息,而我国的量子加密不使用量子纠缠的原因是量子纠缠的制备难度比单光子制备难度高得多,但两者加密效果一样。前些时候刚好跟网友讨论过量子通信为何不能传递信息的问题,因此我先编辑整理一部分相关讨论的内容以问答形式发出来。(强势偷懒...
  • 每日一问75:量子纠缠可以实现超光速的信息传递吗?
    答:量子纠缠揭示了量子力学违背了定域性原理,即某处的粒子会以超光速的方式影响远处的物体。也因此量子纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。但是,量子力学并不违背因果论,我们仍然不能超光速地传递信息。正因为如此,量子力学在经历一次次质疑后仍然能够维持其相对真理的地位。回答:Quesmark ...
  • 量子纠缠到底有没有超光速
    答:量子纠缠不可以超光速。量子通信的逻辑是这样的。假设有两枚魔法硬币包在各自的盒子里,如果用一种方法打开盒子,两枚硬币一正一反。用另一种方法打开,两枚硬币正反相同。现在两个人带着盒子分别在两个地方。甲先打开盒子,然后打电话告诉乙自己硬币的正反。乙看一眼自己的硬币,就知道甲用哪种方法...
  • 量子纠缠的原理是什么呢?真的能够达到超光速吗?
    答:其实量子纠缠的信息传递模式跟这个差不多,传递是从创造出一对纠缠粒子开始算起,而不是检测粒子自旋状态的时候,所以并不存在超光速信息传递,这个信息传递速度远低于光速。以上只是我为了便于理解打个比方而已,其实颇有不妥之处,但我相信这是最易懂的科普语言。量子通信的意义在于信息传递的绝对安全性,...
  • 利用量子纠缠现象,能不能突破时间和空间的限制?超光速移动能不能实现...
    答:传输从创建一对纠缠颗粒开始,而不是检测颗粒的旋转状态,因此没有超光速信息传输。这种信息传输速度远低于光速。以上只是为了便于理解和举个例子。事实上,这是相当不合适的,但我相信这是最容易理解的科普语言。量子通信的意义在于信息传输的绝对安全性,因为量子信息一旦被接收,量子态就会溃。关于引力波...