1. 量子十问之九:量子也有存储U盘
存储器的功能就是把信息存储起来,直到需要用到的时候再读出。信息的存储是是人类文明传递的重要手段,也是现代信息技术的一个核心环节。伴随着人类历史的发展,信息存储的介质也在不断变化。语言是人类最初的交流方式,大脑是信息存储的最早介质。它使得人类能够持续生存与进化。从语言到文字是人类文明进步的一个转折点,信息可以脱离人本身以文字等形式保存起来并传递下去。人们先后使用过石头雕刻、绳子打结、书本、磁盘、光盘等各种形式的存储器。
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2. 量子十问之六:量子密码就是量子通信吗
密码学是内容极其丰富的学科,目前量子信息技术仅仅在“密钥分配”这个具体分支上可望发挥独特的作用。保密通信是密码学的重要内容,其基本原理是采用密钥 (0,1的随机数列)通过加密算法将甲方要发送的信息(明文)变换成密文,在公开信道上发送到合法用户乙方处,乙方采用密钥从密文中提取所要的明文。
如果甲乙双方采用相同的密钥(即)则称为对称密码或私密密码。如果,则称为非对称密码或公开密码,其中是公开的密钥,只为乙方私人拥有。
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3. 我国科学家将光存储时间提升至1小时,这是怎么做到的
我国科学家将光存储时间提升至1小时,是这样做到的:
1、这是把光子储存到一个超长首映的量子存储器里面,然后通过运输量子U盘来传输量子信息;
2、简单的说,就是用一个能量晶体把光给储存了起来,然后一个小时候以后取出来,发现这些光的相位、偏振等等的状态信息还是保存良好,用量子U盘来实现的。
我国的科学家已经实现了将光储存起来一个小时,比德国科学家将光储存起来一分钟相对比,我们的技术进步的非常大,这项技术在未来也是有着鲜深远的影响的。现在连光都可以储存起来,这也许是未来空间技术的一种,感觉科学真的是无所不能了。
对于量子光子这些名词来说,有很多人不是很明白是什么东西,但是我们只要知道现在我们的这个技术是世界纪录,全世界都没有我们厉害。我们的科学家已经在光子领域有自己的一席之地了,未来期待有更大的研究成果。
4. 多节点什么网络取得基础性突破
多节点量子网络取得基础性突破 。
中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟、教授包小辉等人研究量子网络取得重要进展,成功地利用多光子干涉将分离的3个冷原子量子存储器纠缠起来,为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。国际权威学术期刊《自然·光子学》日前发表了该成果,审稿人认为这是“多节点量子网络研究的里程碑”。
与现有的电子计算机网络相对应,量子网络指的是远程量子处理器间的互联互通,按发展程度可分为量子密钥网络、量子存储网络、量子计算网络三个阶段。
由于量子网络的重要应用价值,国际科技竞争非常激烈。目前量子密钥网络已较为成熟,正在进入规模化应用,如我国已经建成的量子保密通信“京沪干线”。在下一阶段的量子存储网络方面,当前的主要科研目标是拓展节点数目、增加节点间距离。
构建量子存储网络的基本资源是光与原子间的量子纠缠,纠缠的亮度及品质决定了量子网络的尺度与规模。
以高亮度光与原子纠缠为基础,研究人员通过制备多对纠缠,用3光子干涉成功地将3个原子系综量子存储器纠缠起来。
实验中的3个量子存储器位于两间独立的实验室里,二者之间由18米的单模光纤相连。研究人员介绍,结合相关新型存储和纠缠技术,他们未来有望进一步增加节点数目;采用量子频率转换技术将原子波长转换至通信波段,也有望大幅扩展节点间的距离。
(4)量子存储器视频教程扩展阅读:
量子纠缠量子理论研究者很早就发现了开启量子通讯的钥匙——量子纠缠。量子纠缠描述了这样一个现象:两个微观粒子位于宇宙空间中的两边,无论相隔多远,只要这两个粒子彼此处于量子纠缠,则通过改变一个粒子的量子状态,就可以使非常遥远的另一个粒子状态也发生改变,信号超越了时空的阻隔,直接送达了另一个粒子那里。
这种神奇的现象和我们生活中所说的“心灵感应”很类似,两个相距遥远的人不约而同地想去做同一件事,好像有一根无形的线绳牵着两个人。
这种理论上的超过通讯方式激起了量子科学家们的雄心壮志,他们试图建立起比现在的互联网快千万倍的量子网络。
5. 量子领域的“光盘”行动有了新突破,有怎样的意义呢
人类最期待的科技发展
随着5G网络、信息爆炸、云存储等等,多个有关通讯、互联网、计算机关乎人类未来的多个尖端领域新名词交集在一起的时候,人们开始有更多的憧憬。但事实上,在这三大尖端领域中,突破传统计算机系统的天花板,面对海量信息处理时,依旧能从容应对,量子计算机系统及其优越的算法,似乎有天然的优势。
当然,这个介质目前还是实验室里的产物,也需要特定的实验室条件才能让它触发此功能,如何更大范围内的应用,物理材料学家,似乎还有更长远的路要走。
但此次“光盘”行动,如此突破性的进展与研究发现,从某种意义上,也将点燃量子计算机在未来蓬勃发展的新春天。
6. 量子力学的测不准原理将导致不可知论吗
首先,不可知论认为世界是不可以认识的(绝对的不可知论)如休谟或不能正确认识的(相对不可知论)如康德.可知论认为世界是可以认识而且可以正确认识的.唯物主义(包括马克思主义哲学)都是可知论.既然唯物主义认为在人的感觉之外有一个物质世界,那世界当然是可知的,不然人怎么知道它存在于人的感觉之外呢?其次,马克思主义认识论在认为能够正确认识世界的同时,也强调认识是一个无限发展的过程,从实践到认识,从认识到实践,如此循环往复,以至无穷,换言之,认识是没有尽头的.但这并不是倾向于不可知论.一个人不能认识的,他人可能认识;这一代人不能认识的,后人能够认识.不要认为认识没有顶点是坏事,其实正因为认识没有顶点,人们才永远有前进方向和动力.第三,测不准原理是说不可能测得百分百精确,但越来越精确还是能做到的,这就像y=1/X的图像,永远达不到x轴和y轴,但图像无限趋近于两轴.与此相联系的就是真理的绝对性和相对性.真理的绝对性是说1真理包含着不以人的意志为转移的东西,2真理每前进一步都是向事物本来面目的逼近.真理的相对性是说,真理没有尽头,1从广度上说要不断拓展,2从深度上说要不断深化.所以,测不准原理与马克思主义认识论并不矛盾.
2.
测不准原理是量子力学的基础,它说的是在一个量子力学系统中,一个粒子的位置和它的动量不可被同时确定。精确地知道其中一个变量的同时,必定会更不精确地知道另外一个变量。
但研究人员认为,在不久的未来量子存储器出现之后,利用量子存储器一对纠缠态的粒子能够被同时精确测量位置和动量。
根据发表在《自然物理学》杂志的一篇论文,研究人员声称一种量子存储器或能打破海森堡测不准原理的限制。研究人员指出,当两个粒子纠缠,对其中一个粒子的一个变量的阅读会导致这对粒子的波函数坍缩,从而给予所有变量有限的值选择。因此,通过利用量子纠缠的过程,使用两个粒子去计算出一个粒子的完整量子态是完全可能的,他们可以测量出不能同时精确测量的位置和动量值。测量也许不是十分精确,但这无疑打破了海森堡测不准原理的限制。
7. 量子纠缠传不了信息,做成全光量子中继有何意义
中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陈宇翱、徐飞虎等,在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证,为构建远距离光纤量子网络开辟了新途径。距离量子通信过程中,信道传递的量子态往往随着通信距离的增加而指数减少,极大地限制了量子通信的有效传输距离。主要有两种解决方案:其一是在几乎真空,量子信号损耗极小的外太空,利用卫星扩展量子通信距离,“墨子号”量子科学实验卫星成功验证了这一方案的可行性。
实验结果显示,全光量子中继器可以有效提升量子态的传输速率,从而拓展量子通信的传输距离。该成果成功验证了全光量子中继器的可行性,在原理上使得量子存储器不再是搭建量子中继器的必要条件,为实用化量子中继器的研究开辟了新途径。
8. 我国科学家将光存储时间提升至1小时,这一提升有哪些意义
我认为这可以开发更多的清洁能源模式。因为它提高了光存储的时间,所以他必然会吸收更多的能量,它还可以使新发明出现在更多的领域里,只能说这确实是一个很大的进步,众所周知,光确实是一种非常清洁的能源,现在有很多太阳能,太阳能电池板可以吸收大量热量,但是它们不能存储那么多的光,如果可以增加存储容量,这些太阳能电池板的利用率必须最大化,因此我国清洁能源的利用非常好。
如今,光纤网络已遍及全球,光已成为现代信息传输的基本载体,光的捕获和存储可以帮助人们更有效地利用光场,光速高达每秒30万公里,降低光速甚至允许光停留是国际学术界的目标,光的存储在量子通信领域中尤其重要,因为可以基于光量子存储构建量子中继,从而克服通道损耗并建立大规模的量子网络。
关于以上的问题,今天就分析到这里,有其他想法可在下方评论。
9. 量子计算机是不是完全是骗局
不是。
量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。
量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多,对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。
2021年2月8日,中科院量子信息重点实验室的科技成果转化平台合肥本源量子科技公司,发布具有自主知识产权的量子计算机操作系统“本源司南”。
组成
量子计算机和许多计算机一样都是由许多硬件和软件组成的,软件方面包括量子算法、量子编码等,在硬件方面包括量子晶体管、量子存储器、量子效应器等。
量子晶体管就是通过电子高速运动来突破物理的能量界限,从而实现晶体管的开关作用,这种晶体管控制开关的速度很快,晶体管比起普通的芯片运算能力强很多,而且对使用的环境条件适应能力很强,所以在未来的发展中,晶体管是量子计算机不可缺少的一部分。
量子储存器是一种储存信息效率很高的储存器,它能够在非常短时间里对任何计算信息进行赋值,是量子计算机不可缺少的组成部分,也是量子计算机最重要的部分之一。量子计算机的效应器就是一个大型的控制系统,能够控制各部件的运行。这些组成在量子计算机的发展中占领着主要的地位,发挥着重要的运用。
10. 量子通信和量子计算机原理一样吗
1982年,法国物理学家Alain.Aspect和他的小组通过实验证实了微观粒子“量子纠缠”现象确实存在,从而证实了超距作用(爱因斯坦的幽灵)的存在,即任何两种物质之间,不管距离多远,都有可能相互影响,不受四维时空的约束。
1993年,在量子纠缠理论的基础上,美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信的概念。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,其利用光子等基本粒子的量子纠缠效应实现保密通信过程。随后,一个由6位来自不同国家的科学家组成的物理学国际小组基于量子纠缠理论,提出了利用经典与量子相结合的方式实现量子隐形传输的方案。即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处,这是量子通信最初的方案。
1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”,作为信息载体的光子本身并不被传输。
2008年,一支意大利和奥地利科学家小组宣布,他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反射回地球的单批光子。2012年,中国科学家潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发,国际权威学术期刊《自然》杂志称这一成果基本上解决了量子通信卫星的远距离信息传输问题,是“远距离量子通信的里程碑”。
我国是世界上量子通信应用最早的国家。2009年5月,中科大在安徽省芜湖市试运行世界上首个量子政务网。2012年3月,合肥城域量子通信试验示范网投入使用,该网覆盖合肥市主城区,通过6个接入交换和集控站,连接40组量子电话用户和16组量子视频用户,用户主要包括政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所等。2014年,世界第一条量子通信保密干线启动建设,该干线全长2000多千米,连接北京与上海,贯穿山东济南、安徽合肥等地,是千公里级高可信、可扩展的广域光纤量子通信网络,预计2016年下半年建成。
量子通信的研究方向与应用
量子通信技术主要研究量子隐形传态和量子秘钥分发。量子隐形传态利用量子纠缠将量子态传送至任意位置,具有“不可探测、无空间约束”的特点,在原理上绝对安全。但是基于隐形传态的量子通信目前只存在概念中,尚无实际应用的例子。国内权威专业团队也表示,若无革命性的突破,该技术在近几十年内都没有实用化的可能。所以,目前的量子通信通常特指基于量子秘钥分发技术的安全保密通信。其通信过程与经典的加密通信基本相同,都是由信息加密、信息传输、信息解密三个步骤组成,不同之处在于,加解密的过程中将普通密钥换成量子密钥,而信息的传输一般是通过经典方式(如光纤、卫星等)来进行。在目前以及不远的将来,量子通信的应用方式主要有以下三种。
基于量子光纤。现今已建成的光纤量子城域网和正在建设的2000公里“京沪干线”均采用的是该方式。即专门铺设光纤作为量子密钥分发的主要途径。由于光纤传输过程中,光量子的能量有衰减,所以每隔一段距离就需要加入专用中继设备,让光量子能够传输得更远。
基于量子卫星。当需要进行量子密钥分发的距离过大或不具备建设专用光纤线路条件的时候,可以通过专用卫星作为中继进行传输。预计在2016年7月发射的量子卫星就将对该方式进行试验。500公斤重的量子卫星,由量子密钥通信器、量子纠缠发射器、纠缠源、处理单元和激光通信器构成,卫星将在中国和欧洲的两个地面站之间中继传输量子密钥。项目的首席科学家潘建伟院士表示,如果该试验成功,中国将发射多颗卫星,于2020年建成连接亚洲和欧洲的量子密钥分配网络,2030年建成全球化的广域量子通信网络。
基于移动量子存储器。国外研究机构已经研制出手持式量子存储及加解密设备,用来存储制备好的量子密钥。采用这种方式,需要进行保密安全通信的场合,仅需在发送端和接收端配发相互纠缠配对的量子密钥存储设备,接入通信链路,对信息进行加解密处理。加密后的密文可以通过电台、卫星、甚至民用移动通信网络(移动、联通、电信等)进行通信。这种方式对于军队与国防安全领域具有更重要的意义。
对量子通信研究运用的思考
量子保密通信在国外均处于实验室技术研究阶段,包括美国在内,没有进入实际工程应用,这其中的原因值得深思。除中国外,世界上其他研究量子通信的机构和国家都没有进行大规模工程应用,包括美国。在美国,早在2003年,DARPA和NIST(美国国家标准局)制造出世界上第一台QKD(量子密钥分发)实验床,此后,公开的信息中再也没有出现过量子通信方面的进展。这就产生了几种猜测:一是美国政府将量子通信技术的进展作为核心机密,外界无法获得与之有关的任何线索;二是美国政府暂未将量子通信技术作为重点发展对象。关于第一点,我们只能凭借猜测。关于第二点倒是有几个佐证。众所周知,美国如果要发展某项新技术,会在其各类“规划”中有所体现,如大数据技术、激光武器技术等。而且,如果要将某项新技术大规模工程应用,其所做的第一件事情必然是定标准或协议。如当年,DARPA在互联网领域就是通过定下各种互联网通用协议,从而确立了美国在信息领域的霸主地位。时至今日,美国依然没有为量子保密通信定标准的打算,反而投入力量进行后量子加密技术研究。
量子保密通信技术从原理上来说是“绝对安全”的,但是“有人参与的量子通信”却存在各种问题。量子保密通信并非无懈可击,例如通信链路上的身份认证问题。目前我国应用的量子通信主要依靠光纤网络传输密钥,当距离足够远时,需要进行信号中继。澳大利亚一研究团队已经研发出通过信号中继加入自己信息的技术,可以向目标发送任何信息,而由于量子通信过程中没有相应的身份认证过程,目标端无法分辨真伪。随着研究的深入,目前的量子保密通信技术肯定会有更多的问题被发现。
量子保密通信在达到核心理论、核心技术、核心元器件三方面完全自主化之前,投入需谨慎。有专家指出,到目前为止,我国量子通信领域的元器件70%~80%依赖进口,做科学试验没有问题,但这样是无法保证其产业健康发展的,安全性也有问题。
量子保密通信技术只是实现安全通信的一种手段,并非不可替代。现有的量子通信严格意义上只是一种密钥分发技术,就整个通信系统来说,其架构还是经典的,并非无懈可击。量子通信技术只能对整个通信系统中的部分环节起作用,要实现安全通信,完全可以从其他环节入手,或直接在整体架构上进行革新。例如,美国没有大力发展量子通信,可能就是认为经典密码体系现阶段足以满足其通信安全的需求。