迎接来到量子世界

随着“墨子”号量子通信卫星的升空,光量子计算机的研发成功。我国在量子通信,量子计算机领域走在了世界的前沿。量子的概念也深入人心。但不乏有投机者像借助量子的概念炒作一番。在股上有关量子概念的股票大涨,在营销市场上有关量子的概念也在大肆炒作。曾经就有网友发问,自己在大街上看到吆喝量子内裤的东西是否有真效果?

由于第二次世界大战一触即发,爱因斯坦被德国纳粹迫害而逃亡美国,没有出席三年后的第七届索尔维会议。

神奇的量子

我想说量子内裤的内裤肯定是真的,但是量子是不是真的,我只想说:呵呵!!

所谓量子纠缠,是量子世界中又一奇妙的现象。科学家发现,在同一特殊反应中能够生成两个且只有两个相互纠缠的量子,这两个量子如孪生一般,对其中一个发生作用,另外一个会同时做出相同的变化。比如一对相互纠缠的电子,如果他们的纠缠方式是反向纠缠,一个正向旋转,那么另外一个必然反向旋转。假设你将前边的电子改为反向旋转,那么另外一个会同时变为正向旋转。而且,这两个电子无论相聚多远,哪怕是银河系的两端,也不能阻碍他们同时发生变化。

“所以,尽管我们对牛顿力学非常满意,但对其中蕴含着的决定论,仍持有异议。”潘建伟说。

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在第五届索尔维会议上,爱因斯坦没有取得胜利,甚至可以说失败了。他并不甘心,三年以后的第六届会议,他卷土重来。

一旦确定了初始状态,根据力学方程,所有粒子未来的运动状态都是可以精确预言的——这是基于牛顿力学得出的结论。

量子内裤

回到量子内裤本身,贴吧还有帖子正正经经解释量子内裤的原理以及作用。通过量子感受周围环境温度的变化,改变其能量波的频率来达到控温恒温功效。温度高时量子能量波振动频率高,吸收能量而降低温度;温度低时振动频率低,释放能量而发热提高温度。这里的解释真的可笑,连量子到底是什么都不知道就敢大放厥词,再上十年物理课再谈吧!

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还有许多解释,大家直接看图吧!什么量子能量波与神经元共振?真的忍不住黑人问号脸!

像一团云雾,科学家形象的称之为“电子云”。这看上去密密麻麻的云雾,其中的电子其实只有极少的几个,甚至是1个。

大数据时代,人类对计算能力的需求与日俱增。然而,目前人类拥有的计算能力还相当有限。例如,集全世界计算能力的总和都无法在一年内完成对280个数据的穷举搜索。与此同时,随着晶体管的尺寸逐步接近纳米级,晶体管的电路原理将不再适用。而通过超大规模处理器集成的超级计算机由于能耗惊人,也面临着发展模式不可持续的难题。以AlphaGo为例,下一盘围棋需要消耗10吨煤产生的电量。

我上网查了下,各种“量子产品”,“量子内衣”、“量子床垫”、“量子眼镜”、“量子饮料”“量子杯”等等,不由得让我想起来我以前看专利网那些让人苦笑不得专利。

两派观点争执不下,但都有瑕疵。

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科学家的辟谣

其实这种骗局并不是没有科学家辟谣,查了查资料我国量子之父潘建伟老师就曾说过:“现在民间有一些厂家利用量子的概念来推荐量子包装的保健品。这些几乎都是假的,不要受骗上当。”

但是为什么量子类产品还是层出不穷,还总是有人相信呢?其实在我看来主要有以下原因:

一、给普通的产品镀金,提高价值。

不得不说量子虽然并不是所有人都能理解的,但现在看来人们越来越相信科学,因此往往挂上量子的事物总会让人感到高端。

二、量子力学本身难以理解

因为量子力学本身的难以理解,所以大多数人对其只听过但并不了解!这就给一些不良商家提供了机会,他们将原理胡编乱造一番,乍一看还感觉很有道理的样子!因为对大多数来讲看不懂的就是科学,量子内裤听起来不明觉厉。

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三、监管力度不够

我国法律中并不是对这类事件没有规定,但是这些产品还是屡见不鲜。其中一部分原因就是监管部门的懈怠。老人、小孩或者并没有受高等教育的人不能分辨真假,难道在已经有科学家辟谣的情况下监管部门还分辨不了?

总之,关于内裤这个东西大家就安安稳稳的买一些材质舒适的就行了,对于这种量子,磁力附加各种功能的内裤一定要谨慎!返回搜狐,查看更多

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他的反对派人数众多,他们有个统一的名号——哥本哈根学派。掌舵人是波尔,他为量子力学奠定了重要的理论基础。特别值得一提的是,波尔曾经到访中国,他在自己的族徽中,放上了中国的太极图。波尔认为太极完美的诠释了自己的互补原理。好像光的波粒二象性,波和粒的属性是互补的。

在近日举行的两院院士大会上,中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟带来了一场有关量子的精彩介绍。

原标题:量子内裤到底有什么作用?中国量子之父潘建伟直接辟谣

实验很简单。

单光子的不可分割性和量子态的不可复制性从原理上保证了信息的不可窃听,再结合“一次一密”的加密方法,就可以实现信息的不可破解,从而确保了身份认证、传输加密以及数字认证等技术手段的无条件安全。


潘建伟打了个比方:一个代表团从北京到法兰克福去访问,如果在飞行途中睡着了,不知道是途经莫斯科还是新加坡,到北京时,他们会觉得“又冷又热”,感觉好像同时穿越了两条路线。但如果飞行途中一直睁着眼睛去看,或者有仪器测量,那么检测到的状态是飞机只会处于一条航线上,代表团抵达北京时要么感觉冷,要么感觉热。

这就是在5月3日我国宣布研发成功的量子计算机的计算能力。因为我国科学家,实现了10对纠缠状态下的量子计算,10对——20个量子,在计算中就是20个量子比特。

图为“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

其他的科学家验证出了普朗克的正确性,量子力学自此诞生,普朗克成为了“量子之父”。

上世纪初,归功于普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡等众多杰出科学家的共同努力,又一扇科学之门徐徐打开。到底是什么改变了牛顿力学的基本观念?其中一个就是量子力学。量子是构成物质的最基本单元,是能量的最基本携带者,不可分割。所有人们所熟知的分子、原子、电子、光子等微观粒子,都是量子的一种表现形态。

1905年,在物理学界被称为“爱因斯坦奇迹年”。爱因斯坦在这一年中,发表了5篇划时代的重要论文。其中一篇关于“光电效应”的论文,直接成就了爱因斯坦获得诺贝尔奖。

与会科学家认真听取潘建伟院士发言。记者沈慧摄


不过,要在现实条件下实现远距离的量子通信,并非听起来那么简单。量子信号因为不能被复制,所以不能被放大,信号会随着传输距离的拉长,变得越来越弱。比如,长度为1200公里的商用光纤中,即使有每秒百亿发射率的理想单光子源和完美的探测器,也需要数百万年才能传送一个量子比特。这样的传输速率显然不适于远距离传输。

量子力学理论从量子一词诞生,到今天有117年的历史。量子力学已让我们的生活翻天覆地。随着对于量子力学研究的深入,实用化的量子产品终将迎来井喷的一天。

不仅如此,利用高精度的量子信息处理技术,还可对时间、位置、重力等物理信息实现超越经典技术极限的量子精密测量,大幅度提升卫星导航、激光制导、水下定位、医学检测和引力波探测等的准确性和精度。例如,利用目前最好的传统自主导航技术,水下航行100天后,定位误差达数十公里,需要定期上浮使用卫星修正;而利用原子干涉重力仪等高精度量子自主导航系统,水下定位航行能力可大幅提升,不需卫星修正就可实现长期自主导航。

我国科学家在全球率先完成了最困难的第一步。

潘建伟表示,以量子信息技术为代表的第二次量子革命,一定会带来人类社会物质文明的巨大进步

1801年,托马斯·杨进行了一项著名的实验——“双缝实验”。

“量子通信克服了经典加密技术内在的安全隐患,因为其安全性不依赖于计算复杂度,这是原理上无条件安全的一种通信方式,一旦存在窃听必然被发现。”潘建伟称。

根据量子力学的方程,人们设计了可以控制微小电流的开关,应用到激光、晶体管、集成电路等电子工业的大多领域。可以说量子力学如果不成立,那么我们的电脑、手机、相机等等电子元器件将统统失灵。没有量子力学的世界,我们只能回到蒸汽时代。

利用量子相干叠加原理所产生的量子保密通信,成功克服了经典加密技术的内在安全隐患,可以从根本上解决信息安全传输问题

5月3日,世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机在中国诞生,量子力学取得现实应用的重大突破。

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科学家们并未停步,他们聪明的绕过了研究谁对谁错,而是选择忠于实验结论和计算结果。问到量子力学的原理,大多数物理学家会说“闭嘴,乖乖计算”。

“利用量子相干叠加原理,可以构造具有强大并行计算和模拟能力的量子计算机。”潘建伟说,量子计算机的计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,一台操纵100个粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可达到目前全世界计算能力总和的100万倍。利用万亿次经典计算机分解三百位大数大约需要15万年,这正是目前广泛使用的RSA公钥密码体系安全性的基石——现有计算能力无法在短时间内破解密码,然而利用同样工作频率的量子计算机则只要一秒钟。由此可见,一旦量子计算机研制成功,对现有密码体系的冲击将是崩溃性的。不过,量子力学在提供了破解密码“最锋利的矛”的同时,也为我们提供了信息安全“最牢固的盾”——量子通信的安全性与计算能力无关,即使在量子计算机时代,照样可以保障信息的无条件安全。

玻尔在傍晚的时候就对这些理想实验做出了解释,他会在晚餐时分析给爱因斯坦听。

为确保被授权的用户身份不被窃取,可以用加密算法进行身份认证;为保证传输过程中信息不被窃听,可以进行传输加密;为保证传输内容不被篡改,可以用加密算法进行数字认证。某种意义上,现在的信息安全是建立在加密算法或者加密技术的基础之上。

背景板上的投影却是很多条。这对于光粒子说就是灾难。

量子通信不是唯一应用。

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2016年,随着全球第一颗量子科学实验卫星——墨子号发射成功,实现信息“绝对安全”的梦想又向前迈进了一步。“去年,千公里级量子密钥分发速率达到1kbps,比同距离光纤提高20个数量级;现在,每秒钟可以稳定分发十万个密钥甚至几十万个密钥。”潘建伟说。

惠更斯等人认为,光是波。那就需要有传播的媒介,像声波通过空气、水波通过水来传播。但是真空中没有物质,光是如何进行传播的呢?

怎么办?目前国际上公认有两种可行的途径:一种是利用中继器进行分段传输,另一种是利用卫星中转进行自由空间单光子传输,实现数千公里甚至是全球化的量子通信。

论战使哥本哈根学派的思想广泛流传。

这种所谓的量子相干叠加正是量子世界与经典世界的根本区别,由此有了量子力学不确定原理:量子体系中一般情况下一个物理量的值并不能预先确定,而是依赖于采取何种测量基,进一步,对处于量子纠缠的两个粒子,对其中一个粒子的测量结果会瞬间确定另一个粒子的状态,不论它们相距多么遥远。这就是“量子纠缠”,爱因斯坦称这个现象为“幽灵般的超距作用”。

爱因斯坦相信,只是我们缺乏观测的手段和合理的公式,不存在这样的测不准原理。

“如果按照这个思路再往下思考,一切事件都是在宇宙大爆炸时就已经确定好的吗?个人的努力还有意义吗?但人显然是有自由意志的。”潘建伟引用霍金的一句话:即使是相信一切都是上天注定的人,在过马路时也会左右看。

出现云雾状,是因为电子在原子狭小的空间内以接近光速运动,看到的只能是一团云雾。

量子是构成物质的最基本单元,由于具有相干叠加特性,可以产生“量子纠缠”,因而与相对论一起,带来了第二次科学革命

我们都知道,现代计算机的数学基础是二进制。计算机二进制中,一个单位信息叫一个比特。一个比特可以是0,或者1。如果我输入2个比特01,通过传输后,它依然是01。量子比特则不同,我输入两个最小单位的量子比特,这两个量子比特都有可能是0,也都有可能是1,概率均等。这时,输出的结果也不再是单一信息,而是四个可能,00、01、10、11。量子计算给了我们四个概率相等的、可供选择的、不确定的答案。这可以简单认为就是量子计算的原理。

幸运的是,量子力学的发展已经为解决这一问题做好了准备。量子叠加的“分身术”,具有一个最为直接的应用——就是广受关注的量子保密通信。

爱因斯坦对于这样的概率说嗤之以鼻。概率的存在,只是量子力学理论不完整的证明。量子力学并没有找到完整描述微观和宏观世界的理论。

“叠加原理认为,一个量子客体可以处于不确定的状态,也就是说在测量之前,连上帝都不知道,观测者的行为还可以影响体系的演化。这种颠覆性的认知和相对论一起,带来了第二次科学革命,进而催生了新的产业变革。”潘建伟说。

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“然而,经典加密算法依赖于计算的复杂度,如果计算能力足够强大,原则上都会被破解。人们早就怀疑‘以人类的才智无法构造人类自身不可破解的密码’,这是目前经典加密算法面临的困境。”潘建伟说。

结果是,如要想让组合在一起的公式成立,那么物体发出辐射时,能量就不能是连续的,而是以一个微小数量的整数倍跳跃式的变化,也就是说能量的变化是一份一份的。

可期的未来

既然量子力学的理论都是解释微观状态,那如何与宏观世界结合呢?薛定谔假设,在一个箱子里,放一个原子核,原子核是个量子级概念,它在不确定的时间内会自发的产生衰变,谁都无法预测衰变的准确时间。箱子内设计一个机关,当原子核衰变时,将联动一把锤子,打破装有可以毒死猫的毒气瓶。箱子里边放一只猫,然后把箱子盖上。请问,过一段时间后,箱子里装着的是一只活猫还是死猫?

“第一次量子革命已经在20世纪对我们的社会面貌和生活方式产生了巨大影响。可以预期,以量子信息技术为代表的第二次量子革命也一定会带来人类社会物质文明的巨大进步。”潘建伟说。

这种概率存在的意义,目前在量子计算中显的更为实用。

继对撞机、引力波之后,又一个“高冷”物理名词——量子,近年来逐渐从幕后走向了台前。在科学家们眼中,这一扑朔迷离的量子究竟是何方神圣?它有哪些神奇绝技,又有何用

颠覆思维之三:没有绝对的存在,概率才是真实的面貌

根据经典物理学,一个客体的状态就像最简单的二进制开和关,只能处于开或者关中的某一个状态,即要么是0要么是1,这就好比一只猫,要么是生要么是死,不能同时“又生又死”。但这一理论并不适用于量子世界。“比如在量子世界,一个氢原子的状态,可以是激发态和基态的相干叠加,可以0和1状态同时共存。”潘建伟举例。

量子力学的索尔维会议结束了,然而关于量子力学的争论仍在继续。

从春秋时期的虎符到古希腊的加密棒,以及罗马帝国凯撒大帝发明的字符移动加密术,再到二战时出现的复杂密码……人类追求信息安全的脚步从未停止。

1927年,比利时。著名的第五届索尔维会议。

当然,量子计算机造出来还需时日。“届时,量子计算可为人工智能、密码分析、气象预报、石油勘探、基因分析、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案,并可揭示量子相变、高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制。”潘建伟表示。

他们之间是如何联系的呢?这种联系速度甚至达到光速的十倍。这不科学。因为按照相对论,光速无法被超越。爱因斯坦把这种鬼魅般的联系称为“幽灵作用”。

(原载于《经济日报》 2018-06-07 11版)

人类对于光的无知,直到1655年开始有所改变。英国的博物学家胡克,提出了光的波动说,他认为光是一种波,与水波相似。荷兰人惠更斯发表《光论》,发扬了这一理论。

安全的通信

爱因斯坦开始提出质疑。量子力学过于玄幻,提出的概念实在令人费解。爱因斯坦是量子物理的奠基人之一,但此时,他站出来对量子力学本身的一些基本概念和完备性提出深刻的否定。

潘建伟说,科学家们可以利用单光子来传输密钥。如果有窃听者想截取单光子,测量其状态并发送,那么,单光子就会从原有状态“0+1”变成0或者1,通信中就会引入扰动并会被使用者察觉。当然,经典光通信中还有一种窃听方法——截获一部分光,让其余部分继续传送,仅对截获到的部分进行状态测量获取密钥信息。但是,由于单光子不可分割,窃听者不可能如同在经典光通信中那样,把信号分成一模一样的两半,窃听也由此失败。


每天在旅馆用早餐时,科学家们见面,爱因斯坦就描绘一个思维实验,他认为从中可以清楚看出哥本哈根学派解释的矛盾。

波尔和爱因斯坦的论战,也是量子力学和经典力学的论战。争论虽然直到今天输赢也没有定论,却促进了量子力学的发展和完善。

在照片中,爱因斯坦居中而坐,可见其当时在学术界的地位。他以因果论为武器,展开对量子力学现状的分析,指出量子力学研究不尽如人意。

我们举例来说明,例如“量子隧穿效应”。

我们简单介绍下这一原理。人们为了直观理解原子内部,会画一个这样的示意图。

“光”是什么?却千百年来,人类受益于光的恩赐。却不知光到底为何物,只能做出一些猜想。

由于牛顿无与伦比的学术地位,他的粒子理论占据了主导。在此后100多年中无人敢于挑战,而惠更斯的理论则渐渐为人淡忘。