什么是「量子比特纠缠」?我国实现18个量子比特纠缠有什么意义?

kurenai

量子比特纠缠,就是量子纠缠的一种形式,

意思是量子各个比特的信息是直接相互关联,不是孤立的,有点牵一发而动全身的感觉,而且这种作用是瞬时完成的(类似于下面示意图的相互关联)。而经典的计算机,其比特就是指一串二进制数的各个位,例如11011011,有8位,就是8比特。而且这种各个位之间,相互独立,你变动一个,不会影响另外一个位。



18个量子比特纠缠,说的是18个可以代表某个量子特征值之间的纠缠一个量子特征值就是一个比特。比如潘建伟教授近期实现的6个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度之间的相互纠缠,其中每个光子的自由度都可以看作一个量子比特,那么6个光子,每个代表3量子比特,相互纠缠刚好是18个量子比特的纠缠。这就是18个量子比特纠缠的来源。当然,这种形式的比特,只是对经典二进制比特概念的一种扩展和模仿而已,而且量子比特位的值,也不仅仅是0和1。



另外,如果要说18个量子比特纠缠的意义,我认为有两方面:

一、对量子计算机研制方面的贡献

这是最直接的,我们都知道,量子计算机之所以比经典二进制计算机运行快的,主要原因就是量子计算机是操纵量子进行运算的,而量子具有神奇的叠加态,以及更为神奇的纠缠态,也就是说,量子计算机可以很简单的实现并行运算,即同一瞬间进行无数次运算操作。而不像经典计算机一样,一个数一个数操作。要想实现量子计算机的并行运算,纠缠态量子的制备,是必不可少的。而多量子比特纠缠的实现,一直是一个技术难题,潘建伟教授,可以说代领我国在这一步走到了世界前面,意义重大。




二、实现18量子比特纠缠,对量子前沿科学具有重大意义。

从量子理论确立,到量子纠缠理论的提出,每一步都代表了人类科学的一大进步,代表了人类对客观物理学世界更为本质的认知。而量子纠缠的实现,则是对量子物理学最大的肯定,多量子纠缠态的实现,则是人们朝着量子物理学极限的又一次巨大飞跃,是人们把量子理论从书本上应用到实际的基石

。所以说,潘教授实现的多量子态纠缠,不仅是对量子力学基本理论的证实,也为后续更多比特量子纠缠的制备,提供了一个方向和启迪,更是未来量子技术应用于日常生活的保障,意义不凡。





总之,就像美国宇航员阿姆斯特朗登月时说的“我迈出了一小步,人类迈出了一大步”。潘建伟教授的研究,虽然也是量子纠缠领域迈出的“一小步”,但无疑却是人类科学迈出的“一大步”


PhD肖

最近有一则消息显示,潘建伟的研究团队再次刷新了量子纠缠的世界纪录,在国际上首次实现了18个光量子比特的纠缠,同时也刷新了现有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。这18个光量子比特的纠缠是通过调控6个光子的偏振、路径、轨道角动量3个自由度实现的,3×6=18,可取18个值,即为18个量子比特。

实现更多个量子纠缠比特的制备以及操控是量子计算的关键,而随着纠缠粒子的增加,纠缠的制备以及操控难度也会跟着增加。利用粒子的多个自由度,可以实现用较少的粒子获得较大的量子比特。

量子力学中有个态叠加原理,一个粒子如果有A、B两个状态,那它就处在A和B的叠加态中。经典的比特只有0和1两个状态,要么是状态0要么是状态1,而一个量子比特却可以同时处在状态0和状态1。如果是5个量子比特,则能够存储2的5次方个比特的信息;10个量子比特能够存储2的10次方个比特的信息;18个量子比特就是能够储存2的18次方个信息。2的18次方等于262144,有一些报道中提到了潘建伟的团队同时对18个量子比特的262144种状态进行了测量,就是这么回事。

2的n次方的数值是按指数增长的,可以看到n越大就能同时测量更多的状态。如果以后实现了n更大的量子比特,以此为基础就能够设计制造出量子计算机,在处理一些特殊问题时具有经典计算机完全无法想象的运算速度。

这一实验不仅巩固了中国在多体量子纠缠制备上的领先,向制备n更大的量子比特又迈出了坚实一步。同时也用实验证明了单个光子的多个自由度也可以进行独立的操控,即多个自由度也可以视为多个量子比特。


刁博

建议不明是非的读者,点本人头像,进入本人主页“问答"栏,查阅这两篇文章: 《池昭新是什么人?为什么这么反对潘建伟的量子成就?》;《为什么说潘建伟团队验证贝尔不等式的实验是假的?》


池昭新一城市新模式

2^18=262144个状态同时瞬间参与计算机反应,能找到正确答案后,依据量子的不可克隆性,虚拟的量子比特怎么能显示提取,只能永远是个谜。二个量子纠缠在客观上存不存在,还没有从理论上解决,就认为巳经存在了,符合骗子手段,量子创始人爱因斯坦也认为没有幽灵般的超距作用。现代量子力学认为两个光子能纠缠,三个光子能纠缠,四个光子能纠缠…………,18个光子能纠缠,几百个,几千个,几万个光子照样能纠缠,借助神力之手,就没有办不到的想象世界。就是有二个光子能纠缠,2对纠缠光子再成为4个光子纠缠,客观上行不通,上下旋方法不支持。就是4个光子一次性纠缠,上下旋方法也是行不通,除非是两个上旋粒子首先纠缠到一起,而不存在排斥运动,然后再依据上下旋方法进行纠缠,而这时斥力问题无法解决。不存在多光子纠缠,人为地操控是先完成一对光子的纠缠,还是上旋不相斥地挤到一起,然后走两个光子团的纠缠之路,这是个理论能否行得通还是个问题,是多个光子上旋不相斥地靠拢中的斥力不答应。多种状态只有一个是真实的,对这个真实状态分开后还能相互操控对方,有点神奇。微小光子有多大能耐能相互遥控对方,6个光子能遥控12个光子,成为18个光子的纠缠,客观上上下旋不允许存在这样的纠缠。单光子与17个光子相互能遥控对方,单光子能遥控17个光子,类似心灵反应,太神奇了。量子纠缠是利用激光通过偏振完成并发射出去的,己携带了随机的01101010,还能在无穷遥远的距离上另一个纠缠光子表现为10010101,反应是瞬间的,是超光速传递了信息,只不过他们认为是随机的而忽悠了。他们认为18光子纠缠是按照路经,轨道角动量,偏振三个方面实现的,理由多得很。路径统一力还大于多个光子上旋之间的斥力,就是相碰后的斥力也永远存在,除非相碰瞬间纠缠。

不论用什么方法,宇宙任何地方不存在多光子纠缠,也难在量子计算机内实现,这方面的事实是依据人的操控速度有限。单光子单独存在的时间太短了,准备进行纠缠时就被吸收不见了,依此,在宇宙中单光子存在时间几乎接近零,现代技术还做不到操控单光子。在客观客上只允许多光子同色同频激光长时间存在。他们总是利用新闻骗人耳目,想拖延时间,照样也要穿帮。


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