智子跨光年傳遞通訊信息在現實中會存在嗎?

弄潮科學




三體裡對智子描述是相當激動人心的。一顆質子大小的機器人,以光速運動,可以同步將地球的情況瞬間傳遞到4光年以外的三體星人那裡;可以在人的眼中打出字幕,使人神經錯亂;可以干擾粒子對撞機的工作,使研究工作無法進行,從而封鎖地球人的基礎科學的進步……



但科幻小說並不是真實的事實,甚至書中科學原理的引用上也與科學理論相去甚遠,只是用了一個科學名詞而已。

在故事中,智子是利用量子糾纏來傳遞信息的。三體星人通過二維展開,在四個質子中蝕刻上了電路,使其成為了智能機器人。並將它們分成了兩對,分別進行量子糾纏。將兩對糾纏粒子中的兩個留在三體星上作為通訊和控制的工具,另外兩個發射到了地球上。藉助量子糾纏的“鬼魅般的超距作用”(愛因斯坦語)來傳遞信息。
圖:量子糾纏

在現實世界中,量子糾纏確實有著“鬼魅般的超距作用”,糾纏在一起的量子被整合在了一起,形成了一個不分彼此的系統,並且無法單獨的描述其中一個量子的性質。無論將它們分開得多遠,它們仍然是一個系統。

當沒有對粒子進行觀測時,它可以同時處於0和1的狀態(自旋方向相反),當對其中一個粒子進行觀察後,它的狀態立即確定,例如是0,糾纏中的另一個粒子立即就會確定它的狀態是1,無論它們分開多遠(哪怕是1光年)。神奇吧!

但糾纏中的粒子卻不能傳遞信息!意外吧!因為,粒子狀態的確定是隨機的,不能控制它處於某個特定的狀態,也就無法利用它傳遞任何信息。

舉個例子吧:有一雙奇怪的手套,它們分別被放在一個盒子裡。在沒有被打開前,每隻手套的狀態可以同時為左手和右手。將兩隻手套分別帶到中國和美國,打開中國這隻手套後,手套的狀態確定為右手,而美國的那一隻立即確定為左手。但我們不能確定打開盒子前指定它成為右手,它是真正的隨機生成的右手,當然也有50%的幾率成為左手。而且,美國那邊無法知道中國這邊已經打開了盒子,即使是他們打開盒子觀測也無法知道中國這邊已經打開了盒子。所以,這雙奇怪的手套無法傳遞任何信息。

中國的量子通訊衛星是怎麼回事呢?

量子通訊衛星準確的名字應該叫“量子加密通訊衛星”,量子通道只是利用量子的真正隨機性來生成密碼,然後利用這個密碼來加密通訊信息。加密後的信息依然走的經典通道。所以,量子加密通訊並沒有超越光速進行通訊。

量子加密通訊的好處是可以真正的隨機生成一次性使用的密碼(一次一密);解決了密碼保存和傳遞中可能發生洩漏的問題;也解決了利用數學加密方法可能被高速計算機破解的問題;量子加密通訊甚至可以做到密碼比通訊正文還長,這種加密方法,在目前和未來相當長的一段時間內都是無法破解的。甚至在理論上都是無法破解的。

回到智子上來,智子只是大劉利用想象力創造出來的量子機器人,它目前在理論上並不成立。從二維展開、光速飛行到穿越高維空間都只是想象中的“科學”,但正是這種想象力使這本書充滿了趣味。但要讀懂這本書,還需要讀者有一些基本的科學知識作為基礎。這本書最有趣的部分並不在於大劉創造的“科學”,而是對這個宇宙合乎邏輯的猜想,以及對宇宙未來進行的史詩般的描繪。


講科學堂


我認為既然量子糾纏現象存在,宇宙時空中自然情況下也會存在,只是人類目前還不知道其原理,跨光年通訊最有可能實現的是相對論中的超光速粒子“快子”,如果有一天我們可以利用它信息的瞬間傳遞還是有希望的!再者如果時間真的存在而卻是一個維度,幾十億光年開外和你的位置都是現在狀態,整個宇宙時間系都是同步的!人類未來完全有機會通過時間瞬間信息交流!如果光光信息間的交流蟲洞也是一個非常好的選擇,這樣的星門至少不需要穩定蟲洞負能量加以控制,因為傳遞的只是信息而已!最後如果這個世界真像數學所說的有高維度通過五維時空實現信息的瞬移也有機會實現!


j菸嘴


目前的科技能力下不會,可能下去很多年之後會實現的


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