张大妈

超光速通信,量子纠缠做不到。 #量子力学 #量子纠缠 #好书推荐

源自抖音:有个人Think

02-11 15:57

一段清晰、严谨的科普讲解,厘清公众长期误解的量子纠缠与信息传递的关系。它不依赖夸张比喻,而是从测量随机性、信息定义、系统整体性三个物理本质出发,说明为什么纠缠现象本身不构成通信通道。

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  • 量子纠缠是粒子内禀关联属性,无需维持,也不传递信息

  • 测量一个粒子只能获得自身状态,另一粒子状态虽可推断但无法被主动控制

  • 纠缠结果完全随机,接收方无法从中解码任何人为设定的信息

  • 信息在香农意义上需具备可编码、可操控、可验证三要素,纠缠全不满足

  • 中国已实现的量子通信卫星实际依赖传统信道辅助,非纯纠缠传输

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要理解量子纠缠为何不能用于超光速通信,关键不是追问‘为什么不够快’,而是先确认‘它根本不是通信’——通信的前提是信息的主动发送与接收,而纠缠只提供一种统计关联。

纠缠非信道

量子纠缠描述的是两个或多个粒子组成的复合系统处于不可分割的整体量子态。例如一对光子偏振纠缠:若A测得水平偏振,则B必为垂直偏振,反之亦然。但这并非A向B‘发送’了信号,而是整个系统在制备之初就已确定其联合概率分布。测量只是揭示该预存关联,不产生新信息,也不触发任何物理作用跨越空间。

测量即随机

每一次对纠缠粒子的单独测量结果都是完全随机的:A粒子有50%概率测得水平,50%概率测得垂直。发送方无法通过操控A的测量方式来决定B的结果,因此无法编码比特(如‘水平=0,垂直=1’)。即便制备者精确控制纠缠源,也无法规避单次测量的内在随机性——这是量子力学的基本原理,已被贝尔实验反复验证。

信息需可控

香农信息论中,‘信息’指能减少不确定性的可区分符号序列。通信要求发送方可选择符号,接收方可识别并解码。而纠缠双方各自获得的测量序列均为独立随机串,彼此之间仅存在统计相关性(如大量数据比对后发现反相关),但单次结果无意义。没有控制,就没有编码;没有编码,就没有信息。

卫星非超光速

中国‘墨子号’量子科学实验卫星实现的量子密钥分发(QKD),常被误读为‘超光速通信’。实则其安全密钥生成依赖纠缠光子对的分发与后续经典信道的比对校验。密钥最终通过光纤或微波等传统信道传输,速度受限于光速。纠缠仅用于检测窃听,不承载有效载荷信息。

这场澄清不只是纠正一个流行误解,更是示范如何用基础物理概念对抗直觉幻觉。当‘超光速’成为流量标签,坚守定义边界反而成了最稀缺的理性资源。未来若真出现突破性信息理论,它不会绕过香农与冯·诺依曼的框架,而是在其之上生长——那么下一个值得追问的问题是:我们是否已经穷尽了‘信息’的所有物理实现可能?

超光速通信,量子纠缠做不到。 #量子力学 #量子纠缠 #好书推荐关键评论

  • 首先大部分并不知道‘信息’的数学定义,所以用日常用语的‘信息’概念去理解物理学论述

  • 阿西莫夫说过:如果一个科学家说某件事是可能的,他大概率是对的;但如果他说某件事绝对不可能,那他一定错了

  • 量子纠缠没有速度,是同时——两个粒子本就是一个整体,不存在‘传递’过程

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