量子超光速通信及相讲义关问题
量子通信
量子通信技术交流探讨进入21世纪，随着世界电子信息技术的迅猛发展，以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限，以量子效应为基础的量子通信，将成为引领未来科技发展的重要领域。
那么，什么是量子通信？其发展现状和趋势怎样？在国防和军事应用方面的前景如何？一、量子通信的定义量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。
对于量子通信的概念，目前众说纷纭，从不同的角度有不同的表述。
一般意义上讲，量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式。
所谓量子纠缠，是指微观世界里，有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系，不管它们离多远，只要一个粒子状态发生变化，就能立即使另一个粒子状态发生相应变化。
也就是说，两个处于纠缠状态的粒子无论相距多远，都能“感应”对方状态。
从物理学上讲，量子通信是在物理极限下，利用量子效应实现的高性能通信方式；从信息学上理解，量子通信是利用量子力学的基本原理或者量子态隐形传输等量子系统特有属性以及量子测量方法，完成两地之间的信息传递。
目前量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。
按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。
前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传送和量子纠缠的分发。
所谓隐形传送指的是脱离实物的一种"完全"的信息传送。
从物理学角度，可以这样来想象隐形传送的过程：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。
使用单光子源的自由空间量子通信实验子系统，该系统执行BB84协议，图中，A为发射端，B为接收端，发射部分由激光源、半波片、极化分束器（PBS）、分束器（BS）、雪崩二极管（ADP）和电子光学调制器（EOM）组成，接收部分由滤波器、分束器、HV测量部分（垂直-水平极化）和+-测量部分（左-右旋极化）组成，每个测量部分由极化分束器和雪崩二极管组成，该系统使用自由空间作为量子信道，以因特网为经典信道，测量结果输入数据处理部分进行分析处理。
超越时空的量子通信阅读理解附答案
超越时空的量子通信阅读理解附答案量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。
那么关于超越时空的量子通信阅读附答案是怎样呢?下面是店铺整理的超越时空的量子通信阅读理解附答案，欢迎阅读。
《超越时空的量子通信》阅读材料超越时空的量子通信一种被称为量子通信的新的通信方式初露端倪。
它是一种不受通信双方空间距离限制、不存在任何传输时延的真正意义上的实时通信，因此，它可望承担起未来宇宙通信的使命。
那么，什么是量子通信呢?简单地说，量子通信就是根据量子力学关于相互耦合的微观粒子(如电子、光子等)之间存在的超光速关联来实现信息的传递。
量子力学指出，如果我们对相互耦合的一对粒子中的一个粒子进行测量，另一个粒子将会瞬时“感应”到这种影响，并发生相应的变化，而不管这两个粒子间相隔多远。
上述这种微观粒子间的超光速关联和影响叫做“缠结”，它是一种具有交互作用的粒子之间通过“感应”而建立的神奇连接。
这种连接是实现超光速通信的主要依据。
量子通信的优点很多，首先便是它的零时延，正是由于这个特性，它可望应用于未来的星际通信;其次是它可以不通过双方之间的空间进行，这就避免了环境对通信的干扰;第三，是保密性强，因为信息载体可以只保存在收发信息的双方，使与此项通信无关的第三者无法干扰和窃听。
此外，它还是一种环保型通信，不会产生电磁污染。
量子通信系统由量子态发生器、量子通道和量子测量装置组成。
按其所传送的信息是经典还是量子而分为两类。
前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。
隐形传态是一种脱离实物的信息传送，它的过程是光提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者再根据这些信息选取与构成原物相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。
但是，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，这个复制品不可能是完美的。
因此“隐形传态”不过是一种幻想而已。
1993年，6位科学家提出了利用经典力学与量子力学相结合的方法来实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处。
量子通信V4.0.ppt
征粒量子子的态能是量指、原旋子转、、中运子动、、质磁子场等以粒及子其的他状的态物，理它特可性表。
量子信息的单元 称为量子比特。
量子比特（即量子态）的物理载体：光子，电子，原 子，核自旋，… …
以量子态作为信息单元，“信息”就量子化。 以“比特”作为信息单元的是经典信息，以“量子 比特”作为单元的是量子信息。
2024/6/1
纠缠
• 现在有两个光子，A光子可以有两种状态，一 个极化方向向上，一个极化方向向下。同样B 光子也有向上和向下的极化方向。在数学上， A的向上乘上B的向下，减掉A的向下，乘上B 的向上，乘上根号2。这个状态一般叫做两个 光子纠缠不清的状态。
A, B 1
2
AB
AB
2024/6/1
《武林外传》中关于“我”的哲学问题
---知识就是力量
2024/6/1
量子力学对我们生活的启示
• 在最宏大的视野里，宇宙中运行着的星球的角落 里所发生的细微的量子过程，将宇宙一次次的分 裂。因而，地球连同我们被一次次的复制，数目 巨大到难以想象的宇宙的不同版本在同时上演。 在我们每一次的选择中，宇宙被分裂成几个世界， 因而你的不同版本的生命形态在同时上演，可见 我们每个人的生命都是丰富多彩的~~
•
设想空间中有一个微观粒子，任何时
刻有可能在空间中任何点探测到粒子（类
似经典波的特性），但一旦探测到只能在
其中一个探测器处发现该粒子（类似经典
粒子的特性）。
C
B
A
2024/6/1
A,B,C,…为探测器
经典粒子在某个时刻只能处于确定的物理状 态上； 量子粒子则可以同时处于各种可能的物理状 态上（叠加态）。 在量子力学中微观粒子的状态用波函数描述。
量子纠缠为什么超过光速？
量⼦纠缠为什么超过光速？量⼦纠缠是最难以理解的⾃然现象，没有之⼀。
连爱因斯坦那样的伟⼤科学家，都称之为“⿁魅般的超距作⽤”。
在量⼦物理学⾥，⼏个粒⼦在彼此相互作⽤后，会综合成为⼀个整体，这时候就⽆法单独地描述各个粒⼦的性质，只能描述整体系统的性质，这现象被称为量⼦纠缠。
以爱因斯坦为代表的旧量⼦派，⼀个量⼦系统分离成两个量⼦系统后，⼆者之间便不存在关联。
如果有关联，就会出现“爱丽丝观测到电⼦⾃旋为上旋，鲍勃观测到正电⼦⾃旋也是上旋，或者爱丽丝观测到电⼦⾃旋为下旋，鲍勃观测到正电⼦⾃旋也是上旋”的情况。
电⼦和正电⼦是由零⾃旋中性π介⼦⾃发衰⽽来，电⼦⾃旋⽅向与正电⼦⾃旋⽅向必须正好相反，电⼦上旋与正电⼦下旋，相互抵消正好为零。
爱因斯坦在逻辑上⽆疑是正确的。
以波尔为代表的新量⼦派，坚信两个分离量⼦系统仍然存在关联。
只是当时技术条件的限制，波尔拿不出来有⼒的证据来。
旧量⼦派和新量⼦派的争论，⼀度陷⼊以概念反驳概念的哲学之争。
好在贝尔提出了不等式：∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy，将⼀个长期争论不休的哲学问题，变成⼀个可供实验判决的科学问题。
贝尔不等式的推导过程⾮常复杂，要求的技术条件也很⾼。
这⾥不做详细的推导介绍。
贝尔不等式的实验结果表明两个事实：分离后的两个量⼦系统存在着关联；量⼦不确定性是量⼦的本质属性，并不是因为观察技术⽋缺⽽导致观察得不到确定的结果。
贝尔实验统计表分离后的两个量⼦系统存在着关联。
当爱丽丝对电⼦进⾏观测的时候，电⼦⾃旋的叠加态坍缩，同时，正电⼦的⾃旋叠加态也坍缩，电⼦的⾃旋为上旋，正电⼦的⾃旋⼀定为下旋，反之亦然。
同样，当鲍勃对正电⼦进⾏观测，正电⼦与电⼦的⾃旋叠加态同时坍缩，⾃旋⽅向也必然正好相反。
这样的观测结果与能量守恒定律相符。
爱因斯坦是量⼦论的创始⼈，他反对新量⼦派，不等于他完全反对量⼦论。
他反对的是违背时空因果律的新量⼦论。
两个分离的量⼦系统，中间没有任何介质，却能够相互关联，⽽且这种关联相互影响是瞬时的，⽐光速还要快。
电磁学和光学等中的某些基本问题与超光速
动 系 中的 广义相 对论 ． 因此 电磁场 与转 动 系互 相类 比发 展 ， 者等 价 ， 例是 拉莫 尔定理 ， 是其推 广． 二 特 这
已知 由对称 群 Ｕ（ ）再 附加几 个原 理 就可 以导 出整个 电磁理论 ， １ 主要是 Ｍａ ｗｅ 场方 程 组 和 Ｌ ｒｎｚ ｘ ｌ ｌ ｏｅｔ
第 ３ ２卷
第 ５期
吉首大学学报（ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｒ ａ ｆＪｓ ｏ ｉｅｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅＥｄｔｏ ） ｏｕ ｎ ｌｏ ｉｈ ｕ Ｕｎｖ ｒ ｉｙ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｉｉｎ
ＶｏＬ ２ Ｎｏ ３ ．５
Ｓｅ ｔ ２ １ ｐ ． ０１
２１ Ｏ １年 ９月
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这些 与原来 的 电动力学并 不完 全相 同． 反映 出广义相 对论 中场方 程可 以导 出运 动方 程 ， 电动力 学 这 而
中场 方程 和 运 动 方 程 二 者 之 间有 不 一 致 处 ， 此 电 动 力 学 必 须 发 展 ． 照 笔 者 提 出 的 电 磁 广 义 相 对 因 按 论 ， 由场 方程 就可 以导 出短程线 方程 ， 其包括 Ｌ ｒｎｚ 动 方程 ． 相 应 于 由引力 场 短程 线 方 程可 以 ｏｅｔ运 这 ， 相应 电磁理 论等 经典物 理也应 该有 广义 的泛理 论形式 ．
一
（ ） ５
葛 罗米 卡方 程推 广 为 四维 形式 就相 应 于 电磁 场 Ｍａ ｗｅ 方 程 ： ｘ ｌ ｌ
Ｆ 一 ｋ（ ｕ ／ ｓ ． Ｍ ｄ ｄ ） （） ６
10个关于超光速运动的炫酷理论
10个关于超光速运动的炫酷理论关于光速的问题要追溯到2500年前希腊哲学家恩培多克勒（Empedocles)第一次宣称光的速度是有限的时候。
光行进的很快，以至于它可以在一秒内于伦敦和纽约之间来回穿梭超过50次，速度相当于一秒超过299792.458千米。
光速在物理学中有着很重要的作用，因为它是爱因斯坦的相对论建立的理论基础之一。
爱因斯坦的著名公式不仅同时被科学家和非科学家用作参考，并且他所提出的相对论为现代物理学的建设奠定了基础。
尽管爱因斯坦的理论为他带来了声誉和成就，但这些理论持续地在现代物理学研究中引发问题。
这是因为，根据爱因斯坦的理论，任何有质量的物体都不会以超光速的速度运行。
这可能是物理学中的一个基本定律，但是随着时间的推移，科学家们发现爱因斯坦的理论比他们原先认定的更为灵活。
以下是关于超光速运动的十个酷炫理论。
10．爱因斯坦的狭义相对论认为物体不可能超光速运行直到阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）写出E=mc^2公式后，物理学家才真正理解质量和能量之间的重要关系。
爱因斯坦的理论让20世纪的科学家们突破了经典物理学世界的限制。
爱因斯坦创立了两大理论：狭义相对论和广义相对论。
相对论认为当两个物体运动时，它们在以一个相对于对方的速度移动着。
每个人都拥有自己的时间认知，这取决于人们各自的运动速度。
狭义相对论只在单一的运动状态下发生。
例如，如果你正在做匀速直线运动，就在狭义相对论范畴之内。
通过他的理论，爱因斯坦反驳了绝对速度的概念并证明所有运动都是相对的，除了光的运动。
物体运动的越快，就有越大的质量，而且运动的时间越短。
所以，如果有物体要超过光速，它会及时向后运动。
然而，光以同一个速度运动，不以时间变化而变化。
爱因斯坦的理论有两个规定。
第一，光速不可改变。
第二，无论你在哪，物理学定律不变。
光线依据相对论以一个有限的速度运动。
光速恒定但是时间不是绝对的，而且一个运动状态下的时钟会比静止的走得慢些。
第四章量子通信原理(2)——大学物理讲义资料文档
32
空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 单光子捕获技术，减少自然光对通信的影响 • 空域滤波 • 频域滤波 • 时域滤波 • 时间同步技术 • 依靠与数据脉冲不同波长的周期明亮脉冲锁定 • 时刻 • 中继技术，量子中继器的应用
33
空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 瞄准捕获跟踪技术 • 借助卫星光通信中的瞄准捕获跟踪技术 • 偏振跟踪技术 • 采用基于半波片的偏振跟踪技术，通过旋转半 • 波片实现对偏振“零”方向的跟踪
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
Probability
1 Number of photon
2
7
真正的单光子源
Particle like
Wave-like during propagation
Particle like
V+
8
量子通信单光子源
• 参量下转换产生纠缠光子对
26
• QED • 用户端为腔QED • 每个用户(nod)为一 • 个量子系统 • 量子态存储 • 量子态测量
• 系综 • 纠缠纯化 • 有效提高信道长度
27
经典网络中服务器
✓网上用户共知 ✓固定地址 ✓为用户提供服务 ✓通信控制管理 ✓共享资源 ✓基本任务 ✓处理各个网络工作站提交的网络请求
22
偏振和相位编码方式
MZ干涉仪的工作原理
23
现行的通用方案—plug-play system
Evolution of the polarization state of a light pulse represented on the Poincare´ sphere over a round-trip propagation along an optical fiber terminated by a Faraday mirror.
量子通信讲义教材
出的纠缠光子 .实验构思十分精巧
结果显
示Bell不等式被违背,从而推翻了决定论的局域隐变
量理论.从这个实验以后，量子纠缠被证明是正确的，
关于量子纠缠的研究与开发从此快速发展。
第三章 从关联到量子纠缠
一：关联 二：量子纠缠 三：纠缠的产生
关联
量子信息的物理载体：携带量子信息的光子、电子原子原子 核等具有简单二能级的任何一个 量子客体。
当势函数 U(r,t)与时间t无关时，薛定谔方程的解就可以写成
式中Ψ(r)满足定态薛定谔方程
由薛定谔方程的线性性到态叠加原理
因为薛定谔方程是线性方程，所以如果Φ1和 Φ2都是方程的解，那么，Φ1和Φ2的线性叠 加 Φ=с1Φ1+с2Φ2 也是薛定谔方程的解，式中с1、с2是复数。 这个结果的物理意义是：如果Φ1和 Φ2描述了粒子的可能状态，则它们的线性叠 加Φ也描述了系统的可能状态。
现。
EPR佯谬的提出
在爱因斯坦与波尔的争论中，其间最著名的事例是在1935年 同波多尔斯基和罗森
为论证量子力学的不完备性而提出的一个EPR悖论。爱因斯坦 等人在EPR的论文中提出如下一个量子态：
其中x1，x2分别指代2个粒子的坐标，这样一个量子态的基本特 征是它不可以写成两个子系统量子态的直积形式
●黑体辐射公式：
d
8h 3
c3
1
h
d
ekT 1
式中是黑体内频率在到之间的辐射能量密度，c是光 k是波尔兹曼常数，T是黑体的绝对温度。
●能量子假说：
物质中的振子不能随便处于任意能量状态，它们只能处于某
这些能量的特点是具有“不连续”性，在放出或吸收 这些能量时，电子将从这些状态之一“飞跃”到另 一状态，这就是普朗克提出的能量子假说。
3、量子力学中的超光速现象
3、量子力学中的超光速现象英国科学刊物《New Scientist》 7月3日说；“美国科学家moreaux对在西非的核反应堆的实验数据所作分析表明，在过去20亿年中精细结构常数（α）减小了4.5×10-8，故在过去的光速c比现在略大”。
物理学界都知道，处于纠缠态的两个光子之间具有超光速相互作用，测定一个光子的自旋，远处的另一个光子自旋立即相应改变。
爱因斯坦称其为“怪异的超距作用”（spooky action at a distance）。
瑞士日内瓦大学的一个研究组在光子纠缠实验中，测得其速度至少超过光速一万倍。
物理学是客观的，纠缠光子之间具有超光速作用，因被许多实验证明为客观存在而无法否定。
早在2000年，Gisin小组在瑞士的两个村庄（相距10km）之间进行实验；他们送出若干对的纠缠态光子，在大约5ps时间间隔完成了测量，据此算出纠缠态影响的传播速度是107c量级（c是光速）。
考虑到纠缠态影响相对于别的参考系（例如大爆炸后的微波残余）会有一固定速度，Gisin等找出这个超光速速度是104c以上。
最近十几年来，各国科学家做的一些超光速实验，主要是用了两个原理，一个是反常色散，另一个是消失态。
正常色散是指物质的折射率随频率提高而加大，反常色散是指折射率随频率提高而减小。
对于波的群速度而言，正常色散时是亚光速，反常色散时则有可能出现超光速。
消失场或者消失波的特点是随距离增加衰减很快但相位基本不变，它可能存在于截止波导中，也可能存在于双三棱镜的间隙中。
上世纪80年代中期，有人提出了截止波导的量子理论模型，认为可以把截止波导当作势垒。
90年代初德国科隆大学教授尼米兹根据这个思想做成了群速超光速实验。
1991年，意大利国家电磁波研究院做了一个实验，他们使一束微波通过波导管. 随着波导管的加长，他们发现有一部分微波以超光速穿过了波导管. 奥地利维也纳技工大学也做了类似实验，他们用高频大功率激光脉冲实现高精度时间解析后发现，不管势垒有多厚，光子穿越其间的时间都是固定的.1993年美国科学家加州大学赵雷蒙等人做成的一个实验对我们很有启发等人利用一种新发明的、极其巧妙的干涉仪，他们让光子通过一个势垒，使光子的速度在光速的基础上又增加了70%。
量子信息科技前沿与热点问题
，相当于经典计算机重复实施2N 次操作 大数分解
利用万亿次经典计算机分解300 位的大数，需 150000年 利用万亿次量子计算机，只需1秒 解决大规模计算难题： 密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探…… “大数据”、人工智能等 求解一个亿亿亿变量的方程组，利用 亿亿次的“天河二号”需要100年 利用万亿次量子计算机，只需0.01秒
粒子物理，探索宇宙起源
GPS 原子钟
精 确 计 时
检验相对论
二十世纪，在研究和应用量子力学、 相对论的过程中所催生的信息科学， 为人类带来了物质文明的巨大进步
信息科技进一步发展面临的重大问题
计算能力瓶颈
摩尔定律：单位面积Байду номын сангаас成电路上可容纳的半导体晶体管数目约每隔
18个月便会增加一倍
未来的计算机 是什么样子？
单自由度量子隐形传态
量子隐形传态是在什么时候实现的？答案是1997年，当时潘建 伟在奥地利因斯布鲁克大学的塞林格（Anton Zeilinger）教授 组里读博士，他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形 传态》（“Experimental quantum teleportation”）的文章， 潘建伟是第二作者。这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年 物理学21篇经典论文”，跟它并列的包括伦琴发现X射线、爱因 斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等等。--A 粒子最初是红色的，通过隐形传态让远处的B粒子变成红色，而 A粒子同时变成了绿色
双自由度量子隐形传态
光子具有自旋角动量和轨道角动量。在以前的实验中，传的只是 自旋角动量的状态。但是如果你想真正传输一个光子的完整状态， 就需要把这两个自由度的状态都传过去。潘建伟研究组实现的就 是这件事。所以完整意义的量子隐形传态，应该说是2015年才 实现的。打个比方，现在用颜色和形状来表示状态，A粒子最初 是红色的正方形，我们可以让B粒子变成红色的正方形，同时A 变成绿色的圆形。
光速不变与量子纠缠
光速不变与量子纠缠光速不变理论是爱因斯坦相对论的基石之一，它表明在真空中，光速是一个恒定不变的物理量，无论我们处于何种参考系中，都无法超越光的速度。
而量子纠缠是量子力学的一个重要现象，它描述了两个或多个粒子之间的非常特殊的关联性，即使在它们之间存在着很大的空间距离，它们的状态仍然是紧密相关的。
那么，光速不变与量子纠缠之间有着怎样的联系呢？我们需要了解光速不变理论。
根据相对论的基本原理，光速在真空中的数值是恒定不变的，为3×10^8米/秒。
这意味着无论光源相对于观察者是静止的还是运动的，光的速度都是相同的。
这一理论的提出，革命性地改变了我们对时间和空间的认知，形成了相对论的基础。
量子纠缠是量子力学中的一个奇特现象。
当两个或多个粒子发生纠缠时，它们的状态将无法被分离开来独立描述。
例如，在一个实验中，当我们测量A粒子的某个属性时，我们会发现B粒子的相应属性也会立即确定下来，即使它们之间的距离可以远远超过光的传播速度。
这种量子纠缠被广泛应用于量子通信和量子计算等领域。
那么，光速不变与量子纠缠之间有什么联系呢？事实上，光速不变理论为量子纠缠提供了一个重要的基础。
根据相对论的观点，光速是最大的速度，因此任何信息的传播速度都不能超过光速。
而量子纠缠的非局域性，即两个纠缠粒子之间的相互作用不受距离限制，似乎违背了光速不变的原则。
然而，量子纠缠并不违背光速不变理论。
虽然两个纠缠粒子之间的相互作用似乎是瞬时的，但这并不意味着信息的传播速度超过了光速。
实际上，量子纠缠并不能用于超光速通信。
当我们测量A粒子时，结果的出现是随机的，我们无法通过测量B粒子的结果来预测A粒子的状态。
因此，量子纠缠并不能用于实现超光速的信息传输。
另一方面，光速不变理论也为解释量子纠缠提供了一种可能性。
根据相对论的观点，光速是最大的速度，信息的传播速度不能超过光速。
因此，当两个纠缠粒子之间发生相互作用时，它们之间的关联可能是通过光速以下的速度进行的。
量子信息 与光速的平方PPT资料(正式版)
然更为贴切但又难以解释其含义（物理学 和信息学的量纲如何统一的问题）。
1、3
• 余下的问题就是要说明： 系到一起？
• 这就相当于给这对“孪生子”做“基因测 序”。
• 信息基本定律（科学假设）： • “同义并列，对应转换。” • 基于该假设，可断定： • a、任何两个集合，只要“同义”即可“并列”。 • b、任何两个集合，只要“对应”即可“转换”。 • 重点：“义”，一旦得解，“信息是什么？”的
问题就会有一般科学的唯一答案。 • 难点：“义”，虽有“含义、本义、真义、…”等
•
[1] 这里的所谓“分体手术”实际上仅仅是针对常量（c c）与变量（n n）的极大值而 言。 • [2] 讨论极大值可不考虑n ＜ c的情形。
1、2 光速的平方意味着什么？
• “光速的平方（c c）”这一推导结果（作 为一个特殊的常量）长期没有一个合理的 解释。
• 严格说，就是这个常量没在科学上定性。 • 通俗说，是不知道：该常量存在究竟意味
• 实际上就是从数学的角度考察这对“孪生 子”在“基因图谱”中占有序位的相同部 分。
2 物理量与信息量和数学概念
• “光速的平方（c c）”作为数学概念（3×3加10的10次 方）既可与其叠合的物理量光速（c）联系，又可与其叠 合的信息量比特（bit:0或1）联系（见：图1）。
• 因此，物理量与信息量虽然在它们各自的领域均可用各自 相应的术语和量纲，但是，在共同的领域它们却必须符合 数学的原理或法则。
转换条件（c c = n n）涉及的究竟是“等量代换”还是“等价转换”？
图1是叠合的常量（c c）与变量（n n）被分列（相当于做了分体手术[1]）的示意图。
量子超光速通信
第6章一些建议关于超光速通信人们已经提出了一些可能的建议和方案。
本章我们将对这些超光速通信方案进行简要的介绍，并给出进一步的分析和评论。
6．1 快子超光速通信在相对论领域内实现超光速通信的一种尝试是利用快子。
1964年，美国物理学家Finberg 第一次从理论上论证了超光速粒子存在的可能性，它将这种粒子命名为快子（tachyon）[47]。
根据相对论的质量公式，由于快子具有超光速的运动速度，它的静止质量将为虚数，但能量和动量仍为实数，是可测量的。
至今人们尚未发现快子存在的确切证据1，但仍然有一些热忱的支持者，如意大利物理学家Recami在研究快子理论[49]。
如果快子存在，那么利用它实现超光速通信似乎是非常自然的。
然而，正如我们在1.3节所论证的，利用快子进行超光速通信将违背相对论的第二个基本假设——相对性原理，从而相对论将从根本上禁止快子超光速通信的存在。
对这一论证的可能疑问是，如果利用快子可实现超光速通信，并且信息传播速度可以趋近无穷大，那么完全可以（甚至必须）利用这种超光速信号来同步异地时钟，即采用保留同时性绝对性的对时约定。
在这种情况下，快子超光速通信与相对论的结合将不会导致因果矛盾。
于是，似乎可以利用快子进行超光速通信。
然而，进一步的分析将显示，即使不导致因果矛盾，快子超光速通信的存在仍将违背相对性原理，从而为相对论所根本禁止。
这是物理结果与同时性约定选择无关的自然要求。
可以看出，如果采用上述保留同时性绝对性的对时约定，那么单向光速将成为可测量的量，并且将进一步导致绝对参照系的存在，其中单向光速是各向同性的，而在其他惯性系中，单向光速则是各向异性的。
而这一绝对参照系的出现将违背相对性原理，从而导致它存在的快子超光速通信仍将被相对论所禁止。
因此，即使采用保留同时性绝对性的对时约定，相对论禁止快子超光速通信的结论依然不变。
然而，即使相对论禁止快子超光速通信的存在，是否利用快子就真的无法实现超光速通信了呢？即使快子超光速通信导致绝对参照系的存在，为什么受影响的不是相对论呢？毕竟，我们曾论证过，量子运动所导致的波函数坍缩过程同样导致绝对参照系的存在，但为此1有猜测认为，中微子就是一种快子，其根据是一些实验数据显示中微子的静止质量可能为虚数[48]。
量子通信问与答
量子通信问与答打个电话，会不会被窃听？通过网络传送一份保密文件，途中被他人窃取咋办……现代社会，信息安全面临的问题越来越多。
有没有一种不可破译的保密方式，能让传送的信息绝对安全可靠？近些年来，量子通信技术的飞跃发展正让梦想成为现实。
一问：什么是量子？量子是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的统称，是能量的最基本携带者量子是物理世界里最小的、不可分割的基本单元，是能量的最基本携带者。
它是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的统称。
可以说，整个世界都是由量子组成的。
比如，日常生活中的光，就由大量光量子组成。
量子有不同于宏观物理世界的奇妙现象，其中最为著名的就是量子叠加和量子纠缠。
“量子世界跟宏观世界最大的区别，就是量子有多个可能状态的叠加态。
”中科院量子信息与量子科技创新研究院、中国科学技术大学上海研究院副研究员B说，“这种现象在宏观世界里是存在不了也无法维持的。
在宏观的经典世界里，1就是1，2就是2。
而在微观的量子世界中，一个状态可以存在于1和2之间，它既不是1，也不是2，但它既是1，又是2。
”“打个比方吧，这就好比孙悟空的分身术。
一个孙悟空可以同时出现在多个地方，孙悟空的各个分身就像是他的叠加态。
”中科院院士、中国科学技术大学教授A 解释道，“在日常生活中，一个人不可能同时出现在两个地方。
但在量子世界里，作为一个微观的客体，它能够同时出现在许多地方。
”而所谓量子纠缠，也是量子叠加的一种表现，是指两个处在纠缠态的量子一旦分开，不论分开多远，如果对其中的一个粒子测量，另一个粒子就会立即发生变化，且是不需要时间的变化。
“这两个纠缠在一起的量子就好比是一对有心电感应的双胞胎，不管两人距离多远，千公里量级或者更远，只要当其中一个人的状态发生变化时，另一个人的状态也会跟着发生一样的变化。
爱因斯坦称之为‘幽灵般的超距作用’。
”A说，“量子纠缠所体现的这种非定域性是量子力学最神奇的现象之一。
”二问：什么是量子通信？量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式，可以有效解决信息安全问题近年来，随着量子的各种奇妙特性被科学家不断认识，实用的新技术也被逐渐开发出来，量子通信就是其中之一。
超光速通信技术
超光速通信技术摘要探测器相对于信号器静止，设两者之间的距离为30万千米，光从信号器发出直线传到探测器中所花的时间为1s。
一无限长直导线平行于信号器和探测器之间的连线。
直导线与信号器或探测器之间的距离匀可忽略不计。
直导线以20万千米/秒的速度沿着信号器指向探测器的方向匀速移动，信号器发出的电磁波信号垂直传到直导线中，沿着直导线传播，然后从直导线上垂直传到探测器中，整个过程仅花0.6s，这说明从信号器发出的电磁波信号通过直导线传给探测器的速度达到了50万千米/秒，这个速度大约是光速C的1.66倍……本文不但详细讲解了超光速通信技术及其物理学原理，还从自然最深层次上揭开了光速不变之谜，并重新解释了各种相对论现象，革新了现代理论物理学。
关键词超联络系；电场线；实体化；超联络线人类对速度的追求永无止境，然而，光速就像一道魔障横在了人类面前。
光速真的像爱因斯坦相对论说的那样是不可超越的吗？事实并非如此，超光速通信证明，信息在两个惯性系之间是可以超光速传递的。
超光速通信技术的原理如图（1）所示，箭头表示电磁波传播的路线，两根超导线匀可认为是无限长的。
信号器和探测器放置在两个相对静止的惯性参考系中，设它们之间的距离为30万千米，超导线1相对于信号器和探测器静止，超导线2相对于信号器和探测器以20万千米/秒的速度向右匀速运动。
电磁波从信号器发出垂直传到超导线上所花的时间，以及电磁波从超导线上垂直传到探测器中所花的时间匀可忽略不计。
信号器发出一速高能量电磁波，被分成两速分别垂直传到两条超导线上，电磁波以光速C通过相对静止的超导线1传给探测器所花的时间为1秒；而通过超导线2传给探测器所花的时间仅为0.6s。
这说明，电磁波从信号器发出，通过超导线2传给探测器的速度为50万千米/s，这个速度是光速C的1.666………倍。
超光速通信的物理意义十分重大，它证明了信息是可以超光速传递的，光速并不是宇宙的终极速度。
但奇怪的是，电磁波必须以第三者（超导线2）为载体才能以超光速传播。
量子纠缠 光速限制
量子纠缠光速限制
量子纠缠是一种量子力学的现象，描述了两个或多个粒子之间的非常规联系。
当两个粒子发生纠缠时，它们的状态会相互关联，无论它们之间的距离有多远。
这意味着改变一个粒子的状态会立即影响到另一个粒子的状态，即使它们之间的距离远到无法通过传统方式进行信息传递。
然而，量子纠缠并不违反光速限制，因为在量子纠缠中并没有实际的信息传递发生。
当我们测量一个纠缠态的粒子时，我们可以获得与另一个粒子相关的结果，但我们不能通过这种方式发送信息。
这是因为我们无法选择测量结果，也无法控制纠缠态的结果。
量子纠缠背后的机制并不完全被我们所理解，但它已经在实验室中得到了验证。
它在量子通信和量子计算领域具有重要的应用潜力，但目前还没有找到能够利用量子纠缠进行超光速通信的方法。
总结起来，量子纠缠是一种奇特的量子现象，它展示了粒子之间的非常规联系，但并没有违反光速限制。
我们目前对量子纠缠的理解还有待进一步研究和探索。
量子远程通信与超光速
量子远程通信与超光速运动问题Ξ艾小白(中国科学院上海原子核研究所,上海,201800) 摘 要 论述量子远程通信这种超空间性质传输的物理本质尚不清楚,与超光速运动有无联系也不清楚;若考虑虚数“i ”的作用,狭义相对论可与物质的超光速运动相容,且不违反因果律;既使自然界存在超光速的物质运动也不可能动摇狭义相对论;建议设计实验测量德布罗意波的相速度,深入研究波粒二象性.关键词 量子远程通信; 狭义相对论; 超光速; 德布罗意波; 波粒二象性; 相速度中图分类号: O413.2 文献标识码: A 文章编号: 1005-7188(2000)04-0194-05 在最近召开的全国量子力学年会暨纪念量子论诞生100周年会议上,人们已更多地了解了量子远程通信(quantum teleportation )的进展[1～3].量子远程通信又称为量子隐形传态[2],单就量子态的传送而言,它具有 1)传送是瞬时的; 2)传送是无法阻断的; 3)无需预知传送的目的地在何处等三个特点,因此也被学者们称为“是一种超空间性质的传送”[3].1993年C.H.Bennett 等人提出了利用纠缠态来远程传送一个量子态信息的方案[4],不多久在实验中便成功地实现了一个量子态的远程传送[5～8].了解了具体的远程传送一个量子态信息的实验细节,人们必然要提出如下问题: 1)如乙地不测量,甲地的量子态信息是否已传到乙地? 2)甲地如不通过经典通道将实测结果告知乙地,乙地是否就无法检测出已传递来的量子态信息?目前无办法?还是永远无办法? 3)量子态信息从甲地传到乙地到底是不是瞬时的?如不是,传递的速度有多快?是否是超光速的? 4)如果量子态的远程传送是超光速的现象,这种超空间性质的传送对狭义相对论是否是一种挑战? 5)这种超空间性质的传送的物理本质是什么?实践是检验真理的唯一标准.显然,以上问题只能在人类进一步的探索中加以解决.本文仅讨论若自然界存在超光速的现象,它究竟是否会动摇狭义相对论以及其他若干相关的问题.狭义相对论诞生95年了,虽然粒子物理学、原子核物理学、加速器物理学及一些特别设计的实验都验证了它对类点粒子动力学的许多理论预言的正确性,成绩是伟大的,但由于许多基本概念方面的问题和涉及广延体的相对论动力学方面的问题未解决好,疑虑还存在.早在量子力学的新进展前,围绕狭义相对论理论中的因子1-v 2/c 2能不能取虚数值的问题,不少人对“通常物体的运动速度不能超过光速”的狭义相对论的“经典”结论就开始怀疑了,于是“自然界是否存在超光速的信息联系?”便成了外国及我国不少专业的、业余的物理学家一直以极大的兴趣关注和探索的问题之一.1 超光速问题的研究曾红火了一阵子自然界不可能存在超光速的物体运动是从狭义相对论的公式中因子1-v 2/c 2“不应当”取虚数值而得到的推论.1960年日本东京教育大学的Sho T anaka.写了世界上第一篇讨论超光速物质量子场论的文章[9],不过并未立即引起人们的注意.1962年美国罗彻斯特大学的Bilaniuk 发表文章[10],认为超光速运动同狭义相对论是相容的,并试图在狭义相对论的基础上建立超光速理论.接着美国洛克菲勒大学的Feinberg 在1967年指出狭义相对论不禁止那些一产出就以超光速运动的粒子存在,并起名为快子[11](人们则把亚光速运动的粒子称为慢子),这才引导起了以后的三十多年中关于超光速粒子的理论与实验研究及天文观察.国外的代表人物还有Arons [12],Dhar [13],Alv ger [14],Sudarshan [15],Antip 2pa [16],Magnani [17],Bandukwala [18],K am oi ,K oich [19],Strand and K odre [20],Perepelitsa [21],K irch [22],Clay [23]和C ohen [24]等人.我国的研究者有蒋春暄[25],李启恩[26],葛旭初[27],曹盛林[28],谭署生[29]及其黄政491Ξ收稿日期:2000-08-20 作者简介: 艾小白(1943～),男,江苏人,研究员,主要从事近代量子理论及其应用和原子核物理的研究.第9卷第4期2000年10月云南民族学院学报(自然科学版)Journal of Y unnan University of the Nationalities (Natural Sciences Edition )V ol.9 N o.4Oct.2000新[30]等人.重庆大学和重庆建筑工程学院在1973-1977年还出版了五集《新物理探讨》研究超光速问题.进入80年代后,这方面的研究才逐渐冷落下来.原因有两点: 1)理论上遇到难以克服的困难,如超光速理论是否与狭义相对论相容,快子存在是否违反因果律,快子的量子场论是否对洛沦兹变换协变都是未取得共识的问题; 2)实验上没有找到确凿的超光速快子或其他超光速现象存在的例证.九十年代后,人们对超光速问题的研究是围绕光脉冲的超光速现象展开的[31].最近,我国在美国的留学生王力军用实验证实,在原子C s 气体中能形成具有很大负群速度折射率的反常色散区,在光脉冲通过该反常色散区时,可显示超光速的现象[31].2 狭义相对论又面临新的三大考验我们都知道: 先将自己的眼睛闭上,几秒后再将眼睛睁开,人们会发现周围的自然界并没有发生什么大变化.这个结果是很有意义的,实际上它是对狭义相对论的正确性的有力证明.为什么这样说?因为地球的公转轨道是椭圆轨道,地球每时每刻的轨道速度都不同于前一时刻.人们在地球上不同时间做了重复性很好的实验,就已证明了在不同的惯性系中所涉及的物理学规律没有变化.换句话说,就是“一切惯性系是等价的”.由此可见,狭义相对性原理其实不是“假设”,而是有坚实基础的实验总结,人们每天都在不自觉地证明其正确性,只不过熟视无睹罢了.狭义相对论的第二条假设是讲真空中的光速不变.这是许多人难以接受的.九十多年来为此曾引出不计其数的研究工作企图改变狭义相对论的基本出发点,然而他们失败的实践与教训却一再证明狭义相对论的两个基本原理是不可动摇的.其实,十九世纪中叶尚未证明出光传播是一种电磁效应时,不少物理学家就已认识到真空介电常数和真空导磁率的乘积在数值上等于真空中光速的平方,即c 2=ε0μ0.所以狭义相对论的第二假设不过指明了“真空的存在是客观的,与观察者无关”这一事实.换了个角度看问题,第二假设就不难接受了.目前狭义相对论又面临新的三大考验: 1)2.7。