吧务
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1981年，物理学家尼克•赫尔伯特（Nick Herbert）利用量子力学的特殊性质设计了一个超光速通讯系统。对它纠错的过程推进了我们对量子世界的全新理解。
赫尔伯特的系统叫做FLASH（闪电），是“first laser-amplified superluminal hookup”（第一台激光放大超光速传输器）的首字母缩写，它使用了一个向相反方向成对释放光子的光子源。这个计划利用了光子的偏振特性，即沿着它们所处的电场方向振动。当它们所处的电场沿水平方向（H）或是垂直方向（V）振动时，光子可能发生平面偏振；如果电场沿右螺旋（R）或左螺旋（L）方向振动，光子则可能发生圆偏振。 物理学家很早就知道，这两种偏振方式（平面或者圆）之间是密切相关的。平面偏振光可以用来产生圆偏振光，反之亦然。例如，一束水平偏振光由等量的右旋偏振光和左旋偏振光（L）以特殊的方式组成，同理一束右旋偏振光可以被分解为等量的水平偏振光和垂直偏振光。这对于单个的光子也成立：例如，一个右旋偏振的光子的状态可以被分解为水平偏振和垂直偏振的特殊复合。如果对一个右旋状态的光子测量平面偏振而不是圆偏振，则发现水平偏振状态或垂直偏振状态的概率是相等的，这就是单粒子版本的薛定谔的猫。 在赫尔伯特的假想实验中，一名物理学家爱丽丝（想象出来的“观测者A”）可以选择测量在她面前经过的光子的平面偏振或圆偏振特性。如果她选择测量平面偏振，她将有相等的概率观测到水平或垂直偏振。如果她选择测量圆偏振，她就有相等的概率得到右旋或左旋偏振。 另外，爱丽丝知道光子源的性质决定了对于她测量的每个光子，有另一个与之纠缠的光子正奔向她的同伴鲍勃。量子纠缠意味着两个光子表现得就像一枚硬币的两面：如果一个被测出处于右旋偏振状态，另一个则必然是左旋偏振；或者如果一个被测出处于水平偏振状态，另一个一定是垂直偏振。根据贝尔定理，光子源使得爱丽丝对偏振性质（平面或圆）测量的选择将立即影响到另一颗光子，也就是向鲍勃的方向移动的光子。如果她选择测量平面偏振并碰巧观测结果为水平偏振状态，那么飞向鲍勃的与之纠缠的光子将立即进入垂直偏振状态。如果她选择了测量圆偏振并且结果为右旋偏振，那么纠缠的光子会立即进入左旋偏振状态。 现在是赫尔伯特大显身手的时候了。第二颗光子在到达鲍勃的探测器前，先进入一个激光增益管。那时激光的使用已经有二十年了，激光器产生的激光和输入信号具有一致的偏振特性，就像教科书里的老生常谈一样。也就是说，激光器会产生一束性质和爱丽丝发现的任何状态互补的的光子。那么鲍勃就可以分离这束激光，把一半输往一个测量平面极化性质的探测器，另一半输往一个测量圆极化性质的探测器。 如果爱丽丝选择了测量圆偏振并正好发现了左旋偏振，那么飞向鲍勃的光子将在进入激光增益管前立即进入右旋偏振状态。激光器将向鲍勃发射一束右旋偏振光子，他接下来要把一半发往平面偏振探测器，另一半发往圆偏振探测器。赫尔伯特推断，在这种情况下，鲍勃会发现一半光子处于右旋偏振状态，没有一个是左旋的，水平偏振和垂直偏振的各占四分之一。一瞬间，鲍勃就可以知道爱丽丝选择了测量圆偏振。爱丽丝的选择——平面或圆偏振——可以起到像莫尔斯电码的点和划一样的作用。只要通过改变对偏振类型测量的选择，她就能向鲍勃发送信号。鲍勃可以用比在他们间传递的光更快的速度破解爱丽丝发送的每一段密码。 就像GianCarlo Ghiradi，Tullio Weber，WojciechZurek，Bill Wootters和Dennis Dieks分别指出的那样，赫尔伯特的装置实际上并不能实现超光速通信。例如，一颗右旋偏振的光子是以等量的水平偏振和垂直偏振状态复合存在的。每一种隐藏的状态都会被激光器放大，因此输出信号将是两个状态的叠加：一半里所有的光子都是水平偏振，另一半中所有的光子都是垂直偏振，每种状态出现的概率都是50%。鲍勃永远不可能同时发现半是水平偏振半是垂直偏振的状态，就像物理学家永远不可能在打开盒子的时候发现薛定谔的猫半死半活。因此，鲍勃只会收到一个噪音信号，不管爱丽丝那边做出什么选择。在每一个时刻，鲍勃的探测器会显示水平和右旋，垂直和左旋或者水平和右旋，等等，都是随机的组合。他永远不会得到水平、垂直和右旋的组合，因此他无法得知爱丽丝想给他传递什么信息。毕竟量子纠缠和相关性是可以同时存在的。 这个发现随即被称为“量子不可克隆定理”：一个随机或者未知的量子状态不可能在初始状态不受干扰的情况下被复制。这是作为量子理论基石的一个强有力的命题，在尼克·赫尔伯特和他的天才反对者开始猫捉老鼠的游戏前，没有人意识到这个量子理论的基本特性。量子力学给所有人的能力设置了界限，包括可能的窃听者，使他们无法捕捉并复制单独的量子粒子，这个事实立即成为了量子加密术的理论基础，在今天它已成为欣欣向荣的量子信息科学领域的核心。
2012年06月10日 03点06分
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赫尔伯特的系统叫做FLASH（闪电），是“first laser-amplified superluminal hookup”（第一台激光放大超光速传输器）的首字母缩写，它使用了一个向相反方向成对释放光子的光子源。这个计划利用了光子的偏振特性，即沿着它们所处的电场方向振动。当它们所处的电场沿水平方向（H）或是垂直方向（V）振动时，光子可能发生平面偏振；如果电场沿右螺旋（R）或左螺旋（L）方向振动，光子则可能发生圆偏振。 物理学家很早就知道，这两种偏振方式（平面或者圆）之间是密切相关的。平面偏振光可以用来产生圆偏振光，反之亦然。例如，一束水平偏振光由等量的右旋偏振光和左旋偏振光（L）以特殊的方式组成，同理一束右旋偏振光可以被分解为等量的水平偏振光和垂直偏振光。这对于单个的光子也成立：例如，一个右旋偏振的光子的状态可以被分解为水平偏振和垂直偏振的特殊复合。如果对一个右旋状态的光子测量平面偏振而不是圆偏振，则发现水平偏振状态或垂直偏振状态的概率是相等的，这就是单粒子版本的薛定谔的猫。 在赫尔伯特的假想实验中，一名物理学家爱丽丝（想象出来的“观测者A”）可以选择测量在她面前经过的光子的平面偏振或圆偏振特性。如果她选择测量平面偏振，她将有相等的概率观测到水平或垂直偏振。如果她选择测量圆偏振，她就有相等的概率得到右旋或左旋偏振。 另外，爱丽丝知道光子源的性质决定了对于她测量的每个光子，有另一个与之纠缠的光子正奔向她的同伴鲍勃。量子纠缠意味着两个光子表现得就像一枚硬币的两面：如果一个被测出处于右旋偏振状态，另一个则必然是左旋偏振；或者如果一个被测出处于水平偏振状态，另一个一定是垂直偏振。根据贝尔定理，光子源使得爱丽丝对偏振性质（平面或圆）测量的选择将立即影响到另一颗光子，也就是向鲍勃的方向移动的光子。如果她选择测量平面偏振并碰巧观测结果为水平偏振状态，那么飞向鲍勃的与之纠缠的光子将立即进入垂直偏振状态。如果她选择了测量圆偏振并且结果为右旋偏振，那么纠缠的光子会立即进入左旋偏振状态。 现在是赫尔伯特大显身手的时候了。第二颗光子在到达鲍勃的探测器前，先进入一个激光增益管。那时激光的使用已经有二十年了，激光器产生的激光和输入信号具有一致的偏振特性，就像教科书里的老生常谈一样。也就是说，激光器会产生一束性质和爱丽丝发现的任何状态互补的的光子。那么鲍勃就可以分离这束激光，把一半输往一个测量平面极化性质的探测器，另一半输往一个测量圆极化性质的探测器。 如果爱丽丝选择了测量圆偏振并正好发现了左旋偏振，那么飞向鲍勃的光子将在进入激光增益管前立即进入右旋偏振状态。激光器将向鲍勃发射一束右旋偏振光子，他接下来要把一半发往平面偏振探测器，另一半发往圆偏振探测器。赫尔伯特推断，在这种情况下，鲍勃会发现一半光子处于右旋偏振状态，没有一个是左旋的，水平偏振和垂直偏振的各占四分之一。一瞬间，鲍勃就可以知道爱丽丝选择了测量圆偏振。爱丽丝的选择——平面或圆偏振——可以起到像莫尔斯电码的点和划一样的作用。只要通过改变对偏振类型测量的选择，她就能向鲍勃发送信号。鲍勃可以用比在他们间传递的光更快的速度破解爱丽丝发送的每一段密码。 就像GianCarlo Ghiradi，Tullio Weber，WojciechZurek，Bill Wootters和Dennis Dieks分别指出的那样，赫尔伯特的装置实际上并不能实现超光速通信。例如，一颗右旋偏振的光子是以等量的水平偏振和垂直偏振状态复合存在的。每一种隐藏的状态都会被激光器放大，因此输出信号将是两个状态的叠加：一半里所有的光子都是水平偏振，另一半中所有的光子都是垂直偏振，每种状态出现的概率都是50%。鲍勃永远不可能同时发现半是水平偏振半是垂直偏振的状态，就像物理学家永远不可能在打开盒子的时候发现薛定谔的猫半死半活。因此，鲍勃只会收到一个噪音信号，不管爱丽丝那边做出什么选择。在每一个时刻，鲍勃的探测器会显示水平和右旋，垂直和左旋或者水平和右旋，等等，都是随机的组合。他永远不会得到水平、垂直和右旋的组合，因此他无法得知爱丽丝想给他传递什么信息。毕竟量子纠缠和相关性是可以同时存在的。 这个发现随即被称为“量子不可克隆定理”：一个随机或者未知的量子状态不可能在初始状态不受干扰的情况下被复制。这是作为量子理论基石的一个强有力的命题，在尼克·赫尔伯特和他的天才反对者开始猫捉老鼠的游戏前，没有人意识到这个量子理论的基本特性。量子力学给所有人的能力设置了界限，包括可能的窃听者，使他们无法捕捉并复制单独的量子粒子，这个事实立即成为了量子加密术的理论基础，在今天它已成为欣欣向荣的量子信息科学领域的核心。
![[鲁拉]](/static/emoticons/u9c81u62c9.png)
![[Yeah]](/static/emoticons/Yeah.png)
骚年，和我一起造超光速电报机吧！
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