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標題: 為什麼兩個晶片間的量子遙傳﹐對量子通訊這麼重要﹖ [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2020-1-16 12:39 AM 標題: 為什麼兩個晶片間的量子遙傳﹐對量子通訊這麼重要﹖

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　　布里斯托大學與丹麥科技大學的學者﹐首次實現了兩個晶片之間的「量子遙傳」(Quantum Teleportation)﹐利用量子糾纏原理﹐成功將一個晶片中的量子態傳輸到另一個晶片中。這個實驗的意義在於量子態可以透過程式碼編輯﹐讓 A晶片的量子態能夠在B晶片同步﹐目前成功率為91%﹐同時最多可以讓4個光子糾纏在一起。
　　研究成功在實驗室中﹐讓晶片產生共享一個量子態的兩個光子﹐接著可以透過程式編輯量子態﹐並且將發送器晶片的量子傳輸到接收器晶片﹐而這兩個量子可以在執行量子測量後共享一個量子態。之前的實驗是在單一晶片完成﹐能在兩個晶片同時實現糾纏態是重大突破。
　　基於「量子糾纏態」的量子遙傳技術﹐目前認為是難以竊聽﹑高效率的訊息傳輸技術﹐充分利用無論距離多遠﹑量子都得以表現出同樣行動特徵的方式為傳輸手段﹐基於海森堡不確定性原理與量子不可複製原理﹐量子的運作型態無法重新演繹一遍﹐因此每個量子的運作特性都獨一無二﹐也因此以目前的理論來看﹐量子通訊認為是難以竊聽﹐同時極為安全的通訊方式。
　　不過使用「Teleportation」這個字會讓人誤解這是瞬間傳輸﹐事實上這是基於傳統線路傳輸的量子通訊技術﹐你可以想像是在現有技術加上量子通訊加密技術﹐可透過衛星﹑光纖等方式傳輸(目前都已實驗成功)﹐所以傳輸速度不會高於光速。
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　　但這樣的加密方式不只可以應用在一般通訊﹐包括存在網路硬碟的個人資料訊息﹑家裡的監視鏡頭﹑遠端遙控的電器﹑連上網路的車載系統﹐都可以使用這種方式加密﹐避免駭客入侵或破壞﹐甚至往後在智慧電網與各類電廠的遠端遙控也能使用﹐確保使用這些網路設施的安全性。
　　量子彼此糾纏的距離沒有任何限制﹐這件事情連愛因斯坦本人都曾感到困惑﹐稱之為「遠距離的詭異動作」(Spooky action at a distance)。幾十年來量子力學的許多謎團﹐就在各強國與企業不斷投入預算下﹐於近幾年不斷出現突破。
　　但即便如此﹐要實現量子通訊還有很長一步路要走﹐最重要的挑戰在長距離的光纖網路要發送量子位元不是簡單的事。由於光纖在長距離輸送下會損耗光子﹐如果要以10GHz速率發送光子﹐可能幾百年才會檢測到一個﹐而現在的技術是透過放大器改善訊號損耗問題﹐但如果對光子使用同樣方法﹐會導致光子的特性被破壞(包括糾纏特性)﹐這也是為什麼目前的量子通訊實驗也包含「距離測試」的原因。
　　如果要讓量子通訊普及﹐目前公認的做法就是需要建立量子網路中繼站﹐工作原理是在光子能成功傳送的最大化距離設計中繼站﹐並利用類似放大器的原理(但不是傳統那種)﹐將量子訊號安全穩定地傳送到下一個中繼站﹐直到傳到目標電腦。也因此光子能穩定傳輸的距離越長﹑中繼站設立越少﹐成本自然越低。
　　而一個晶片光子傳到另一個晶片光子的意義也跟量子中繼站有關﹐中繼站需要能儲存量子的設備﹐並要確認糾纏狀態能在一個個傳送儲存過程中保留﹐這是量子通訊及量子網路的重要關鍵﹐尤其量子儲存設備跟一般通信設備不太一樣﹐因此轉換之間是否能保留﹑留存與發送的效率也成為技術開發重點。
　　目前全球就是美國﹑中國﹑歐洲三大區域對量子通訊的開發最積極。2019年6月﹐歐盟7個成員國共同簽署聲明﹐同意在未來十年內共同研究﹐如何打造橫跨全歐盟的量子通訊基礎設施﹐英國本身則投入2.35億英鎊建立國家量子中心﹔美國則以2018年6月的國家量子計畫法開始﹐全面性推動國家政策與資源增進量子科技發展。
　　中國則在加密通訊部分的進展最驚人﹐除了已能傳送光子到衛星的「墨子號」﹐根據華郵引用Patinformatics統計﹐在量子通訊領域﹐中國的專利數是美國近2倍﹐美國則在量子電腦專利領先。對全球各強國來說﹐量子科技的掌握已是軍事競賽﹐而不是單純的科技追求。
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作者: knight767 時間: 2020-1-19 10:05 PM

有相同量子態的光子傳到另一個地方
之後所發生的操作都可同步
在已經傳輸的前提下
為什麼說速度仍未超越光速
不太懂這一點

作者: sano312 時間: 2020-1-21 05:32 PM

因為還是主要透過傳統線路傳送資料
而不是直接讀取量子訊息

作者: west123456789 時間: 2020-1-22 07:46 PM

量子遙傳還只能用量子位元進行管理，儘管距離非常遠。
而一項新的概念驗證研究表明，未來的量子網絡將能夠攜帶比我們想像的更多的數據，
所受的干擾也會更少。

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