02.25 中科大現在可以把一隻螞蟻量子傳輸到另一個地方嗎?

用戶53096030608


量子技術對應的是微觀粒子,典型的粒子就是光子和電子,對於原子以上的物體來講很難顯示出所謂的量子效應。量子傳送螞蟻等生命體,這還屬於科幻級別的想法。

目前可以實現對微觀粒子如光子的量子隱形傳送,把粒子A具有的信息,例如自旋等傳遞給其他粒子C。但是需要通過一箇中間粒子B來實現傳遞,最終達到C粒子具有與A粒子相同的量子態。重點在於,A粒子並沒有任何移動,只是它的量子狀態已經傳遞給C。

對於原子以上尺度的物體傳送,我們只能說未來有可能,但沒人知道什麼時候能夠實現。即使是構成生命的DNA,蛋白質這樣的大分子傳送,也沒有時間表。

你也可以想象這些蛋白質等分子是由大量原子組成,有數以萬億計的信息進行傳遞,這需要的處理時間是海量的。更不要說一隻完整的螞蟻,或者一個大活人,這還只能存在科幻作品中。


量子實驗室


不可以。

目前中科大的實驗可以把一個量子態遠程傳輸到另外一個地方,這個在墨子號量子實驗衛星的量子隱形傳態實驗中已經得到了驗證。但現在肯定不能把一直螞蟻遠程傳輸到另外一個地方。

現在能傳輸的是簡單的量子態,這裡所謂的量子態一般來說是光子的偏振狀態——所謂偏振簡單的說就是振動方向,因為光子是電磁波,所以這個振動方向其實就是電磁波的電場的振動方向——我們都知道,電場是一個矢量場,它是有方向的。

而一個光子的偏振狀態,只帶有1個比特的量子信息,這是最簡單的信息。

現在來說一隻螞蟻,從量子信息的角度來說,一隻螞蟻有幾億億萬個以上的原子構成,這些原子的每一個都帶有至少個比特的量子信息,而且這些原子之間相互存在量子糾纏——這些量子糾纏給出了螞蟻的生命形式,所以,這裡面是海量的信息,肯定遠遠超過了10個量子比特的信息。

目前中國科技大學大致能實現10個量子比特之下的量子糾纏,比10個量子比特大的糾纏還實現不了,更傳輸不了。因此你說的傳輸螞蟻這件事情,我估計30年內是做不到的。

生命體的複雜性來自巨量的量子比特的量子糾纏,這個也僅僅是猜想,從理論上來說,這裡面還有其他的結構,因為生命體其實不是原子直接構成的,而是細胞構成,而細胞本身就已經很複雜了,一個細胞裡到底有多少個量子比特?我們現在連這個問題都回答不了,因此現在傳輸細胞是不可能的,更何況是一隻會運動的不可控的螞蟻。對這個問題,我們人類還有很長遠的路程要探索。


瀟軒


施鬱

(復旦大學物理學系)

不能,而且在可見的將來都不能。


量子隱形傳態是將某個量子態(目前是極少量的量子比特的量子態)從一個載體粒子C傳到遠方的另一個粒子B,這需要藉助於另外一個與粒子B量子糾纏的粒子A,而A和C在一起。 過程是通過對A和C的局域測量,然後將測量結果通知控制B粒子的人,B粒子被作相應的操作,結果導致B粒子處於原來A粒子所處的量子態。

這是量子隱形傳統,是對於量子粒子的操作。

螞蟻是宏觀世界中的物體,而且作為生物,是很複雜的物體。它是不是可以用量子態刻畫?這個問題還沒有很好地解決。

就算可以用量子態描述,那也是很多很多量子粒子的狀態,而且是束縛在一起的非常複雜的量子態,即使每個粒子是一個量子比特,那也需要2^N-1個複數來描寫,N至少是10^24。如果要用隱形傳態傳這個狀態,首先需要在遠方有同樣多的相同的粒子,我們稱之為B組,而且在螞蟻旁邊也要有另一組同樣多的相同的粒子,我們稱之為C組,C組和B組粒子需要恰當地糾纏。這種程度的量子操控在可見的將來是不能實現的。


物理文化與施鬱世界線


答案是根本不可能,甚至在可預見的未來都做不到這樣的事情。

1.首先,我們先來了解一下什麼是量子糾纏。它是指對於某些特定狀態的粒子而言,即使它們已經在空間上分離了,但是不管它們相隔多遠,它們之間仍然存在著某種神秘的聯繫。如果能利用量子的這種特性來傳輸信息,那就是量子傳輸通信。其實量子糾纏速度從理論上來說應該是超距反應,也就是“不管多遠都能不用時間地到達”,就像科幻小說中的“超時空傳送”。



如果真的可以通過把螞蟻通過量子糾纏傳輸到另一個地方,那這種傳輸是不需要時間的,這是人類從來未有過的壯舉,這意味著人類掌握了類似神話中天庭神仙的瞬間移動技術,也意味著人類已經無所不能。但其實這難度非常大,甚至不可能實現,請看分析:

2.螞蟻比基本粒子大無數倍。可能人們感覺螞蟻那麼小,傳遞個小螞蟻有什麼困難的。其實目前量子隱形傳送的水平還僅僅停留在單個粒子上,連一個原子都傳送不了。你知道一個微觀粒子和螞蟻的物質量差別有多大嗎? 我形象地計算一下,方便題主直觀理解。我們按照電子1×10∧-15m的半徑為例,螞蟻的直徑大概在數量級上是毫米級別,大概是1×10∧-3m,微觀粒子的大小和螞蟻差了12個數量級,是百億倍的差距。



螞蟻的質量按照50mg計算,也就是5×10∧-5kg,而電子的質量約為9.1×10∧-31kg。螞蟻的質量比電子質量高出了26個數量級。

而目前傳遞單個基本粒子的信息還沒有完全實現,傳輸比基本粒子大百億倍的原子更是遙遙無期,更不要說像螞蟻這樣由無數的原子組成的宏觀物質了。

3.量子糾纏不能傳輸物質。量子糾纏傳遞的僅僅是基本粒子的狀態信息,再通過在另一個地方利用接收這些狀態信息重新組建這個物體。物質本身也並沒有傳送,只是重新組建起來另一個一模一樣的物質,並且這個物質還是有生命的,而人類目前連生命是如何產生的還根本就不知道。



中科大目前在量子糾纏方面的研究的確是世界首屈一指,目前能達到的量子加密通信和單粒子隱態傳送就已經是世界頂級的技術水平了,分子級別以上的物質傳送在可預見的未來都很難完成,更何談螞蟻。


科學探秘007


以我在這個領域認知的理解,是不可以的。

目前中科大的實驗可以把一個量子態遠程傳輸到另外一個地方,這個在墨子號量子實驗衛星的量子隱形傳態實驗中已經得到了驗證。但現在肯定不能把一隻螞蟻遠程傳輸到另外一個地方。


目前的現狀

現在能傳輸的是簡單的量子態,這裡所謂的量子態一般來說是光子的偏振狀態——所謂偏振簡單的說就是振動方向,因為光子是電磁波,所以這個振動方向其實就是電磁波的電場的振動方向——我們都知道,電場是一個矢量場,它是有方向的。

而一個光子的偏振狀態,只帶有1個比特的量子信息,這是最簡單的信息。



傳輸螞蟻

現在來說一隻螞蟻,從量子信息的角度來說,一隻螞蟻有幾億億萬個以上的原子構成,這些原子的每一個都帶有至少個比特的量子信息,而且這些原子之間相互存在量子糾纏——這些量子糾纏給出了螞蟻的生命形式,所以,這裡面是海量的信息,肯定遠遠超過了10個量子比特的信息。

生命體的複雜性來自巨量的量子比特的量子糾纏,這個也僅僅是猜想,從理論上來說,這裡面還有其他的結構,因為生命體其實不是原子直接構成的,而是細胞構成,而細胞本身就已經很複雜了,一個細胞裡到底有多少個量子比特?


我們現在連這個問題都回答不了,因此現在傳輸細胞是不可能的,更何況是一隻會運動的不可控的螞蟻。對這個問題,我們人類還有很長遠的路程要探索。


總結

目前中國科技大學大致能實現10個量子比特之下的量子傳輸,比10個量子比特大的糾纏還實現不了,更傳輸不了。因此你說的傳輸螞蟻這件事情,我估計現在是做不到的。


您的轉發+關注就是對筆者最大的支持,歡迎關注筆者。

對互聯網圈裡那些趣聞軼事,或者對大廠架構設計,BAT面試題分享, 編程語言理論這些感興趣歡迎關注筆者,沒有錯。


人人都是架構師


我國量子科技發達,遙遙領先於其他國家,這點不可否認。而對於題主所說的把一隻螞蟻量子傳輸到另一個地方,恐怕就困難許多。


我國量子通信取得了巨大的發展,這是量子信息之間的傳輸。如果將一個量子態傳輸到另一個地方,還是有可能,因為我國的墨子號量子實驗中量子傳輸實驗已經得到了驗證。那是因為傳輸雙方都為量子態信息或物質。而一隻螞蟻,它的構成複雜,由無數個細胞組成,首先它是由很多很多的原子構成的,而原子本身又帶有量子。所以要想將螞蟻量子傳輸是根本不可能的,至少目前為止,我國還沒有過細胞生物之間的傳輸。

再說量子之間的傳輸都是通過量子糾纏來實現的,而量子糾纏的發生也有數量,數量極其微小,而一隻螞蟻光細胞就數不清,更別說其中的量子比特數量了,所以螞蟻的傳輸就顯得有點遙遙無期了。

設想總是好的,傳輸細胞現在雖然還不可能,但不代表未來不可能,也許再過多少年後,這個問題就會實現了。


時間史



中國的量子科學確實是排名靠前的,但是現在也只能把幾個量子傳輸到另一個地方,這些量子都是微觀粒子,而螞蟻雖然小但是也是宏觀生物,現在的量子技術是無法傳輸這麼“大”的東西的。

現在的量子傳輸技術都是把量子“態”遠程傳輸到另一個地方,而這個量子本身沒有任何移動,而是它的狀態被傳輸到了另一個地方,這種傳輸目前只能傳送10比特量子信息。而構成一個螞蟻的千千萬萬個原子每一個都有若干比特的信息,更要命的是螞蟻還是活的,所以它們的原子每時每刻都在運動。



現在的量子傳輸只傳輸狀態,舉個例子:我用量子技術傳輸一個蘋果,那麼我手裡這個蘋果的所有量子態訊息都會遠程傳輸到另一個地方,然後另一個地方的人可以根據接受到的這個蘋果的量子訊息從而“重建”這個蘋果,生成的這個蘋果和原來的這個蘋果一模一樣,所以就可以說是把原來的蘋果傳輸過來了。

但是科幻小說和科幻電影中的量子傳輸已經達到了把一個活生生的人遠程傳輸到另一個地方,實現瞬間轉移,這種技術在目前的我們看來無異於神蹟,但是隨著量子科學的一步步發展,沒什麼是不可能的。


宇宙探索未解之迷


量子傳輸生命體完全是科幻小說中的場景,現實中還不可能做到,雖然現在量子糾纏已經逐漸被應用在通訊技術上,目前凡是和生物有關的量子技術都是騙人的。

可以和量子傳輸聯繫起來的的大概是量子的糾纏和隧穿效應。量子糾纏效應指的是將糾纏態的量子分開,不管其中一個量子發生怎樣的變化,另一個量子都會幾乎同時發生相同的變化,但是注意這裡量子並沒有起著傳輸信息或者電磁波等的能力,雖為的量子通信是利用量子活動的不確定性提高通訊的保密度。量子隧穿效應指的是電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的"牆壁"的現象,這裡的牆壁也並不是實體牆壁,也不是高維空間,而是一種能量表現上的限制。

以目前的技術尚無法完全地把握量子層面的所有活動規律,只是實現了較大規模的(數百、數萬)粒子的量子糾纏,至於量子的其他特性也都還在研究中,相關的技術也都還沒有走出實驗室。中科大首次實驗實現量子糾纏態自檢驗,是一項了不起的成就,但這也和隔空傳物沒有關係,是針對不同形式的量子糾纏態,在測量設備無關情形下獲得了未知量子態的保真度信息,並和量子態層析的結果進行比對,證實了自檢驗結果的可靠性。

螞蟻雖小但是仍然包含著數億數十億的微觀粒子,以人類目前的技術還不能實現這麼大規模的量子糾纏,歸根結底還是量子層面運動的不確定性,很難把握。


來看世界呀


首先: 量子傳輸的是粒子糾纏的相互關係, 比如自旋屬性,上旋或下旋對應關係, 這只是粒子相互間作用關係的一種,這是一種很弱的作用關係,本質上並不會影響到宏觀物質的物理化學性質。而且還有很多其它的關係類型,粒子的中子數,質子數,外層電子的排布; 原子分子之間的共價鍵作用力都是決定宏觀性質的關鍵因素,而這些信息是不能用量子傳輸實現的 !

      

第二點,螞蟻作為一個物質整體,各種分子原子的種類,數量,組成的結構模式,分子原子間的作用形式,才決定是螞蟻還是其它物類的關鍵信息,這些信息是不能靠量子糾纏效應來遠距離傳輸的。

      

第三點,螞蟻的裡面的微觀粒子數量驚人,要把這些糾纏態信息,粒子的種類,數量,組合結構形式,相互的作用力大小這些數據提取出來,要在短時間完成是一件比登天還難的事,是解剖式的還是掃描式的提取信息,對這樣的的設備的研製已經是比瞬間傳送還要難的事情了!在傳說中的量子計算機沒有成功之前,以現有億億次運算能力的超算也無能為力。

      

第四點,量子傳輸不可行,那現在最拿手的數據電傳可行嗎?就像3D打印復原一個3D圖形, 答案也是否定的,因為3D打印只是復原物品的3D尺寸數據,其它的都沒有復原。 在傳輸方法上,電子數據傳輸有這個潛力達成多維數據的傳輸了,我們的衛星無線電視,實時轉播就是最好的例子,並不是因難所在, 真正的難點在於, 怎樣把被傳送的物體的內部多維數據全部提取出來, 在目的地再根據數據把這些全部還原出來,前例是一元一次方程的話, 那麼後者N元N次的方程了!!一是極度困難的事情, 不是中科大的事,是整個人類科技水平侷限!


東方哲學思維


科幻電影中經常出現的橋段就是人體的遠距離傳輸呢。你在一個星球上面,只要信號對接上,就可以從星球直接傳輸到飛船上。這裡應用到的技術,就是量子隱形態傳輸技術。



中科大的潘建偉院士,在量子傳輸領域的研究,可以說是走在了世界前列。創造了最遠的量子自由傳輸距離和最大比特的量子糾纏態製備。那麼,基於這些研究結果,目前可以實現小物體的遠距離傳輸嗎?

我想,這個答案可能會令很多人失望。答案是不能,而且絕對不能。



我們都知道,利用量子隱形態想要把一個物體A傳輸到另外一個地方,不是傳輸的物體A本身,而是傳輸物體A的信息,把組成物體A的所有粒子的量子態一個一個進行測量,然後再把這些信息通過和糾纏態的量子相互作用,瞬時把這些信息傳輸到目的地的糾纏態量子上面,這樣,目的地的糾纏態量子就相當於重新組成了一個物體A,也這就相當於在目的地利用糾纏的量子完美地複製了一個和物體A一模一樣的物體B。雖然組成物體B的所有粒子的量子態和物質A一模一樣,但是組成物體B的這些粒子卻並不是以前組成物質A的粒子了。所以,物質B只是A的完美複製品,理論上和物質A並不是一個物體。同時,為了避免出現兩個一模一樣的物體,量子傳輸物體的時候認為,在測量物體A的所有量子信息時,必須把物質A完全分解。試想一下,如果在測量和傳輸過程中突然停止,那將是災難性的後果。



知道這些傳輸的基本知識,我們就可以看看傳輸螞蟻為何目前不能做到:

目前為止,最大的量子糾纏態也就是18量子比特,你要想將螞蟻身上的所有量子信息一股腦的全傳過去,那至少得萬億億億億的比特信息,這就需要你製備萬億億億億個糾纏態的量子對。同時,這些糾纏態的量子對還不能只是光子,因為螞蟻不是光子組成啊,是由很多個原子組成的。你得製備糾纏的質子對、中子對、電子對等等。這在現代,距離實現還差十萬八千里。並且,一個粒子的量子態具有多個狀態,如何實現個個態的相互糾纏,也是一個難題。潘建偉院士實現的只是單個光子三個量子態的糾纏,單個光子更多自由態的糾纏技術,還有待突破。



當然,這些技術,對於簡單的量子通信來說,或許已經初步夠用。但是,對於傳輸具有無數量子態動物來說,卻顯得完全不夠用。

喜歡我的回答,記得關注一下,總有你想要的~


分享到:


相關文章: