#量子纠缠究竟是什么#
什么是“纠缠”?
这是系统各部分之间的相关性。假设您有一本 100 页的书,如果您阅读 10 页,您将了解 10% 的内容。如果你再读 10 页,你会再学到 10%。但在一本高度纠缠的量子书中,如果你一次读一页——甚至是 10 页——你几乎什么也学不到。信息没有写在页面上。它存储在页面之间的相关性中,因此您必须以某种方式一次读取所有页面。
再比如,我们读包含有20个字的一句话,我们需要把整句话读完才能准确明白这句话的意思。显然,这句话的信息不仅仅只是这20个字的信息的简单叠加,更主要的是这20个字之间的关联性。
进入到量子世界,当两个或多个粒子以某种方式连接起来时,无论它们在空间中相距多远,它们的状态都会保持连接。这意味着它们共享一个共同的、统一的量子态。因此,对其中一个粒子的观察可以自动提供有关其他纠缠粒子的信息,而不管它们之间的距离如何。对纠缠态的一个粒子的任何动作都将不可避免地影响纠缠系统中的其他粒子。
谁发现了量子纠缠?
物理学家在 20 世纪初期研究量子力学时,发展了纠缠背后的基本思想。他们发现,为了正确描述亚原子系统,他们必须使用一种叫做量子态的东西。
在量子世界中,没有什么是确定的。例如,你永远不知道原子中电子的确切位置,只知道它可能在哪里。量子态概括了测量粒子特定属性的概率,例如其位置或角动量。因此,电子的量子态描述了可能找到它的所有位置,以及在这些位置找到电子的概率。
量子态的另一个特征是它们可以与其他量子态相关联,这意味着对一种状态的测量会影响另一种状态。在 1935 年的一篇论文中,阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森研究了相关量子态之间相互作用的强度。他们发现,当两个粒子强相关时,它们会失去各自的量子态,而是共享一个单一的、统一的状态。这种统一状态将被称为量子纠缠。
如果两个粒子纠缠在一起,这意味着它们的量子态密切相关并变得统一,那么无论粒子彼此相距多远,对其中一个粒子的测量都会自动影响另一个粒子。
第一个使用“纠缠”这个词的物理学家是埃尔文·薛定谔,他将纠缠描述为量子力学最本质的东西。
什么是 EPR 佯谬?
正如爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发现的那样,纠缠是瞬间出现的:一旦你知道一个量子态,你就会自动知道任何纠缠粒子的量子态。原则上,你可以将两个纠缠的粒子放在星系的两端,并且仍然拥有这种瞬时知识,这似乎违反了光速的极限。
这一结果被称为 EPR 悖论——爱因斯坦将这种效应称为“远距离的幽灵行为”。他用这个悖论作为量子理论不完备的证据。但实验一再证实,无论距离如何,纠缠粒子确实会相互影响,而量子力学至今仍得到验证。
尽管纠缠系统不保持局域性(意味着纠缠系统的一部分可以立即影响遥远的粒子),但它们确实尊重因果关系,这意味着结果总是有原因的。远处粒子处的观察者不知道本地观察者是否扰乱了纠缠系统,反之亦然。他们必须以不超过光速的速度相互交换信息才能确认。
换句话说,光速施加的限制仍然适用于纠缠系统。虽然您可能知道远处粒子的状态,但您无法以比光速更快的速度传达此信息。
如何构建量子纠缠?
有许多方法可以产生纠缠粒子。一种方法是冷却粒子并将它们放置得足够近,以便它们的量子态(代表位置的不确定性)重叠,从而无法将一个粒子与另一个粒子区分开来。
另一种方法是依靠一些亚原子过程,如核衰变,自动产生纠缠粒子。还可以通过分裂单个光子并在此过程中产生一对光子,或通过在光纤电缆中混合光子对来创建纠缠光子对。
量子纠缠有什么用?
也许量子纠缠最广泛使用的应用是在密码学中。在这种情况下,发送者和接收者建立了一个安全的通信链接,其中包括成对的纠缠粒子。发送方和接收方使用纠缠粒子生成只有他们自己知道的私钥,他们可以使用这些私钥对他们的消息进行编码。如果有人拦截信号并尝试读取私钥,纠缠就会中断,因为测量纠缠粒子会改变其状态。这意味着发送方和接收方将知道他们的通信已被破坏。
纠缠的另一个应用是量子计算,其中大量粒子纠缠在一起,从而使它们能够协同工作以解决一些大而复杂的问题。例如,只有 10 个量子位的量子计算机可以表示与 2^10 个传统位相同的内存量。
什么是量子纠缠隐形传态?
与通常使用的“传送”一词相反,量子传送不涉及粒子本身的移动或平移,相反,在量子隐形传态中,关于一种量子态的信息被传输很远的距离并在其他地方复制。最好将量子隐形传态视为传统通信的量子版本。
首先,发送者准备一个粒子来包含他们想要传输的信息(即量子态)。然后,他们将这种量子态与一对纠缠的粒子中的一个结合起来。这会导致另一个纠缠对发生相应的变化,它可以位于任意距离之外。
然后接收器记录该纠缠对的变化。最后,发送方必须通过正常通道(即受光速限制)传输对纠缠对所做的原始更改。这允许接收器在新位置重建量子态。
传递一条微不足道的信息似乎需要做很多工作,但量子隐形传态可以实现完全安全的通信。如果窃听者拦截了信号,他们将打破纠缠,当接收者将传统信号与纠缠对中所做的变化进行比较时,就会发现纠缠。
纠缠在量子计算中的应用
简单的 2 量子位纠缠对 (EPR) 在量子计算中有一些已确定的应用,包括:
超密集编码
简而言之,超密集编码是使用 1 个纠缠量子位传输 2 个经典信息位的过程。超密集编码可以:
允许用户提前发送重建经典消息所需的一半时间,让用户以双倍速度传输,直到预先交付的量子位用完。
通过在高延迟通道上发送一半的信息来支持从低延迟通道传来的信息,从而将高延迟带宽转换为低延迟带宽。
在双向量子信道的一个方向上双倍经典容量(例如,将带宽为 B 的双向量子信道(在两个方向上)转换为带宽为 2B 的单向经典信道)。
量子密码学
密码学的关键是在两方之间提供安全通道。纠缠实现了这一点。如果两个系统纯粹纠缠在一起,则意味着它们彼此相关(即,当一个系统发生变化时,另一个系统也会发生变化)并且没有第三方共享这种相关性。此外,量子密码学受益于不可克隆定理,该定理指出:“不可能创建任意未知量子状​​态的独立且相同的副本”。因此,理论上不可能复制以量子态编码的数据。
量子隐形传态
量子隐形传态也是两方交换光子、原子、电子、超导电路等量子信息的过程。传送允许 QC 并行工作并使用更少的电力,从而将功耗降低 100 到 1000 倍。
量子隐形传态与量子密码学的区别在于:
量子隐形传态通过经典通道交换“量子”信息
量子密码学通过量子通道交换“经典”信息
目前量子隐形传态面临的挑战是:
传送的信息量
在传送之前,发送方和接收方之间共享的量子信息量。
发送者应该拥有该对的一个量子位,而接收者应该拥有该对的另一个量子位
发送方和接收方量子比特之间的先验相关强度增加了量子通道的容量
作用于量子通道的隐形传态电路噪声

#大连[超话]#《关于龙》
在我们这里,关于龙的传说挺多,我们这个村叫回龙村,为什么叫回龙村呢?相传东海龙子遨游玩耍,路过我们这个海岛,被海岛风光所吸引,于是记住了这个地方,后来,他每次出游必须要再回这个地方,所以先民们就把龙子经常回来的地方,称为回龙。人们还为龙立了一个龙王庙,今天我就说说一个故事,故事还得从这龙王庙说起。(不管你们信不信,故事是有原型的,并不会从空杜撰)
在龙王庙下面,就是赶海好地方,那年,某人才十四岁,快要上中学,他去龙王庙下面那个海去钓鱼。因为喜欢钓鱼,钓了很长时间没有钓上一条鱼,等他想要换岸江的时候,突然听到一个小女孩的哭喊声,喊着救命,某人心里一震,第一念头是谁家的小孩子啊,于是他放下了鱼竿跟筐,就朝着声音找了过去,猛然的看见了一个小水湾里有个小女孩被渔网给缠住了。
这时某人立刻过去,把缠在小女孩身上的网给清理干净,而小女孩看到有人来了也不哭了,由于某人专心清理渔网,没太在意小女孩,等渔网清理好了,就问小女孩你是谁家的孩子,怎么一个人来海游泳呀,小女孩说,我是偷跑出来玩的。某人也没太在意,就说要送她回家,让她等一会,某人要去拿筐跟鱼竿,某人刚回头走了几步,突然听到扑通一声,当某人转过头来发现小女孩不见了,只看到一个金色的尾巴入了水,那尾巴怎么形容呢,就跟画里那个龙的尾巴差不多,某人一下子蒙了,这是什么?难道真的是龙?这是世界真的有龙?那这个小女孩是谁?她是龙吗?是龙女吗?带着很多疑问,心里也害怕着,他回到了家跟父母讲了这个事情,而他的父母却平平淡淡的说了一句,嗯,的确有龙,有人还见过,啊我突然蒙了,然后父亲跟某人讲了那年,还是在龙王庙下面那海,退朝的时候有一条跟龙差不多的东西,当时没有相机,没有留下照片,人们都说这是蛟,不过他可以变成龙。我有个朋友,叫王云刚,听他讲那年在二中中学,下课学生去海边溜达,看见了海面上有条龙在半空中,他也说有龙,是真实的。其实,这个世界有很多的事情,科学解释不了的,都被统称迷信,如果用神学,玄学,貌似可以解释的清,茫茫宇宙,人类不可能是孤独的,就算小小的地球,也有很多未解之谜,未知的世界,不过我相信,随着现在科学进步,很多的事情总有一天会真相大白,但前提是,人类要改变固有思维,用新的思维,思路去理解世界。

#【天气资讯】#二十四节气:流淌在每个中国人基因里的文化自信

中国天气网讯 2月4日晚,在北京冬奥会开幕式倒计时中,二十四节气倒计时与古诗词、古谚语融为一体,将神州大地的锦绣山河与冰雪健儿的飒爽英姿次第呈现,让网友惊呼“每一帧都是壁纸”,将“中国式浪漫”传递给全世界。这些诗词、谚语分别出自何处?二十四节气有着怎样的文化意义?

诗词歌赋+传统历法=最中国的倒计时!

2月4日,中国立春之日。当天晚上,北京2022年冬奥会盛大启幕,以人类非物质文化遗产二十四节气作为倒计时,从“雨水”开始,节气流转,到“立春”落定,并与古诗词、古谚语融为一体。这样别出心裁的倒计时设计,不仅巧妙地呼应了今年是第二十四届冬奥会,更是把中国传统文化和现代美学完美地结合起来,展现中华文化的源远流长。

中国天气网对中国气象局气象服务首席专家、中国天气·二十四节气研究院副院长 、CCTV新闻联播天气预报(首位)主播宋英杰进行了专访,诠释了这些节气经典诗词背后的气候特征和文化寓意。

雨水:随风潜入夜,润物细无声。

语出唐代诗人杜甫《春夜喜雨》。雨水节气是降雨概率开始高于降雪概率的时令,渐渐进入初雨时节和“可耕之候”。春雨在夜里悄悄地随风而至,悄然无声地滋润着大地万物。

惊蛰:春雷响,万物长。

这句民间谚语讲述的是仲春时节,南方部分地区春雷阵阵、万物复苏。当然,真正使蛰伏冬眠动物苏醒的,不是有声的惊雷,而是无声的回暖。

春分:春风如贵客,一到便繁华。

出自清代袁枚的《春风》。春风如同我们翘首盼望已久的贵客,春风送暖,万物复苏,春天里的万物繁盛如同来自“贵人”相助,这“贵人”,便是春风。春风,是诗人心目中万物萌生背后的“动力学”。

清明:清明时节雨纷纷。

出自唐代诗人杜牧《清明》,它几乎是人们心目中清明的“代言”诗。新绿时候,绵雨沾衣,正是南方地区的气候常态。
谷雨:风吹雨洗一城花。

该句出自宋代诗人黄庭坚《见二十弟倡和花字漫兴五首其一》。“落絮游丝三月候,风吹雨洗一城花。未知东郭清明酒,何似西窗谷雨茶。”在飞花落絮的阳春时节,人们陶醉于酒香、茶香与诗香之中。

立夏:天地始交,万物并秀。

出自明代高濂撰《遵生八笺》,“孟夏之日,天地始交,万物并秀。”意为在初夏时节,天之气与地之气有了亲密的互动,于是万物勃发。

小满:物至于此,小得盈满。

元代吴澄撰《月令七十二候集解》,“小满,四月中。小满者,物至于此小得盈满。”意指此时农作物的谷穗的籽粒未满但将满,麦秋将至,夏收在望。

芒种:家家麦饭美,处处菱歌长。

出自宋代诗人陆游诗作《时雨》,“时雨及芒种,四野皆插秧。家家麦饭美,处处菱歌长。”这首诗生动地诠释了夏收与夏种的快速切换,“小满赶天,芒种赶刻”的繁忙,以及麦收后人们的自我犒赏与欢愉。

夏至:绿筠尚含粉,圆荷始散芳。

出自唐朝诗人韦应物诗作《夏至避暑北池》。在暑热始盛的夏至与小暑交替的时节,正是荷花开放的物候期,竹与荷给了人们清凉的意境。

小暑:荷风送香气,竹露滴清响。

出自唐朝诗人孟浩然诗作《夏日南亭怀辛大》。写“荷”以气,写竹以“响”,人们在荷风与竹露所赋予的香气与清响中,品味夏日的清幽。

大暑:桂轮开子夜,萤火照空时。

出自唐代元稹《咏廿四气诗大暑六月中》。溽热时节,“腐草为萤”,人们享受着有明月和萤火的盛夏夕凉。

立秋:天阶夜色凉如水,坐看牵牛织女星。

出自唐朝诗人杜牧《七夕》。人们期待着新秋“凉风有信”,在立秋与七夕叠合的时节,仰望星空,心念神游。

处暑:春种一粒粟,秋收万颗子。

出自唐朝诗人李绅的《悯农》。就自然气候而言,处暑是暑热止息的时节;就农事物候而言,处暑是禾谷黄熟的时节。正所谓“处暑立年景”,春种之粟,终于变成了秋熟之谷。

白露:露从今夜白,月是故乡明。

出自唐代诗人杜甫《月夜忆舍弟》。在依旧昼热的仲秋时节,夜晚玉露生凉,于是催生乡愁。

二十四节气:既有“国际范” 又能“接地气”

在国际气象界,二十四节气被誉为“中国的第五大发明”。2016年被正式列入联合国教科文组织的人类非物质文化遗产代表作名录。

二十四节气是中国古人通过观察太阳周年运动,认知一年中时令、气候、物候等方面的规律所形成的知识体系和应用实践。

宋英杰以专家身份参与了北京冬奥会开幕式相关策划会,他在接受专访时说,“二十四节气作为世界级非物质文化遗产,不是玄学,是具有科学品质的文化智慧。它拥有超越国界的节气文化圈,某些节气甚至是全球通用语言。我们在国际场合聊天,聊节气往往像是聊天气一样的‘破冰’话题。”天人合一的理念,与自然和谐相处的态度,探求自然规律的科学精神,在二十四节气上得到了集中体现。

与此同时,二十四节气又有着亲民鲜活的一面。宋英杰说,很多民间歌谣、谚语朗朗上口,各个节气应该吃什么,应该种什么,应该看什么,应该注意什么都囊括在二十四节气中。正如其所言,“二十四节气充盈着科学的雨露,洋溢着文化的馨香。既在我们的居家日常,也是我们的诗和远方。它既是特别亲民的科学,又是特别家常的文化。”

“中国天气·二十四节气研究院”推动中国优秀传统文化传承与发展

为了更好地建设我国优秀传统文化传承体系,弘扬中华优秀传统文化,在中国气象局的指导下,2019年6月27日,由中国气象局华风气象传媒集团与中国气象局气象宣传与科普中心联合主办的“中国天气·二十四节气研究院”正式成立。

宋英杰同时也是二十四节气研究院副院长,他认为“二十四节气”是中国古人根据太阳周年认知天气、气候、物候的规律和变化所形成的完整的知识体系和应用体系,早已浸入到中国人的文化基因中。近年来,围绕“二十四节气”优秀传统文化,研究院开展了一系列基础研究、应用与传播,积极促进气候和气候变化科学研究与“二十四节气”文化的融合,促进了自然科学与中国优秀传统文化智慧的传承与发展。

从专门成立研究院对二十四节气做专项研究和文化传播到惊艳亮相2022年北京冬奥会,从人类级非物质文化遗产到老百姓的居家日常,二十四节气凝结着中国人民的勤劳智慧和中华文化的博大精深。优秀文化承载的不仅是祖先对生命的体验和感悟,更是中华民族历久弥新的精神财富。

二十四节气,体现的是一种深沉的文化自信。“从此阳春应有脚,百花富贵草精神。”二十四节气,具有严谨的科学品质、深邃的文化内涵、悠久的历史积淀,我们对此,始终附随着温情与敬意。(图片源自北京冬奥会开幕式直播信号。)


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