飞行的Qudits量子:开启量子通信的新维度

知新了了 2024-07-08 09:05:05

研究人员开发了一种突破性的量子信息传输方法,使用被称为“qudits”的光粒子,它利用空间模式和极化特性来实现更快、更安全的数据传输,并增加了对错误的抵抗力。

这项技术可以极大地增强量子互联网的能力,提供远距离、安全的通信,并导致强大的量子计算机和牢不可破的加密技术的发展。

科学家们在创造一种利用被称为“qudits”的光粒子传输量子信息的新方法方面取得了重大突破。这些quudit承诺未来的量子互联网既安全又强大。

传统上,量子信息是在量子位上编码的,量子位可以同时存在于0、1或两者的状态(叠加)。这种特性使它们成为复杂计算的理想选择,但限制了它们在通信中可以携带的数据量。相反,qudits可以在更高的维度上编码信息,一次传输更多的数据。

量子位 vs. Qudits

量子位和qudits都是量子信息的单位,但它们的主要区别在于存储信息的能力。量子比特是量子计算中使用的基本单位,由于量子叠加,它可以同时存在于两种状态,通常表示为0和1,就像经典计算中的比特一样。这使得它可以比经典比特更有效地执行复杂的计算。

另一方面,qudits是量子位的泛化,可以同时存在于d个状态,其中d > 2。这种更高的维度允许量子位比量子位容纳更多的信息,可能导致量子系统中更有效的数据处理和通信,因为它们可以用更少的量子位执行需要多个量子位的操作,从而提高效率并降低量子算法的复杂性。

利用先进Qudits的光属性

新技术利用光的两种特性 —— 空间模式和光的偏振 —— 来产生四维量子。这些qudits是建立在一个特殊的芯片,允许精确的操作。与传统方法相比,这种操作转化为更快的数据传输速率和更强的抗错误能力。

这种方法的关键优势之一是量子能够在长距离中保持其量子特性。这使得它们非常适用于基于卫星的量子通信等应用,在这些应用中,数据需要在不失去完整性的情况下长距离传输。

量子纠缠的机制

这个过程首先是用两个光子产生一个特殊的纠缠态。纠缠是一种现象,两个粒子连接在一起,共享相同的命运,而不管物理分离。在这种情况下,一个光子(信号光子)在芯片上被操纵,利用它的空间模式和偏振来创建一个四维量子。另一个光子(空闲光子)保持不变,充当信号光子的遥控器(文首图)。

通过操纵空闲光子,科学家可以控制信号光子的状态,并在其上编码信息(图2)。

Qudits量子技术的未来潜力

这种新方法有可能彻底改变量子通信领域。它为高速量子互联网铺平了道路,可以安全地长距离传输大量数据。此外,它可以导致不可破解的加密协议的发展,并有助于创建强大的量子计算机,能够解决经典计算机无法解决的问题。

研究人员目前的重点是提高qudits的准确性,并扩大技术规模,以处理更高的维度。他们相信这种方法有可能彻底改变量子通信。

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1 阅读:34
评论列表
  • 2024-10-03 19:30

    光的本质属性就是电磁波!没有粒子性!用光的电磁感应原理能完美地解释光电效应实验。根据本人用光波的电磁感应原理解释光电效应实验可以推导出用偏振光做光电效应实验会对逸出电子方向产生影响,逸出电子的方向与入射光波包的切线方向相同,而实验证明推论完全正确!光的电磁感应原理导论1:光的波包的磁通变化率与光的频率成正比,所以光的波泡对电子的感应能力与光的频率成正比!与实验结果相符。而光子论的假设是无法解释逸出电子方向与入射光方向无关的实验事实,而且逸出电子方向可以与入射光方向相反,爱因斯坦的光子论假设是光子撞击电子产生光电效应的,按此推论逸出电子方向应该与入射光同向,而实验事实却是与入射光方向无关反而与偏振光的偏振方向有关。所有实验证明用光波包电磁感应原理解释光电效应实验才是正确的光子论是错误的,波粒两象性更是谎谬!所谓的电子双缝干涉实验我认为是电子撞击双缝产生的衍生物,我们可以用不同材质的金属材料来做双缝中间隔栅两侧也用不同的金属看还能不能产生双缝干涉现象就知道。最简单的原因光的双缝干涉实验是不怕观察的,为什么电子双缝干涉怕观察?那是因为光的双缝干涉是真正的双缝干涉电子双缝干涉是假的双缝干涉。

  • 2024-07-15 19:50

    光的本质属性就是电磁波!没有粒子性!用光的电磁感应原理能完美地解释光电效应实验。根据本人用光波的电磁感应原理解释光电效应实验可以推导出用偏振光做光电效应实验会对逸出电子方向产生影响,逸出电子的方向与入射光波包的切线方向相同,而实验证明推论完全正确!光的电磁感应原理导论1:光的波包的磁通变化率与光的频率成正比,所以光的波泡对电子的感应能力与光的频率成正比!与实验结果相符。而光子论的假设是无法解释逸出电子方向与入射光方向无关的实验事实,而且逸出电子方向可以与入射光方向相反,爱因斯坦的光子论假设是光子撞击电子产生光电效应的,按此推论逸出电子方向应该与入射光同向,而实验事实却是与入射光方向无关反而与偏振光的偏振方向有关。所有实验证明用光波包电磁感应原理解释光电效应实验才是正确的光子论是错误的,波粒两象性更是谎谬!所谓的电子双缝干涉实验我认为是电子撞击双缝产生的衍生物,我们可以用不同材质的金属材料来做双缝中间隔栅两侧也用不同的金属看还能不能产生双缝干涉现象就知道。最简单的原因光的双缝干涉实验是不怕观察的,为什么电子双缝干涉怕观察?那是因为光的双缝干涉是真正的双缝干涉电子双缝干涉是假的双缝干涉。

  • 2024-10-03 19:32

    量子谬论是目前最容易骗到科研经费的项目!全世界都一样!所以说量子谬论是世界性的物理学的灾难!!!

  • 2024-07-15 19:57

    光子论和相对论都是谬论!目前对粒子的加速手段都是靠电场或者磁场还有万有引力,而电磁场及引力的速度就等于光速,所以目前任何物质都不可能加速到光速,因为接近光速时电磁场对其作用力就按指数级变小了!这类似于异步电功机,在没有外力作用下旋转磁场永远都不能把转子加速到同步速度,因为当转子转速越接近旋转磁场速度时,旋转磁场对转子的作用力就越小。电磁场对粒子的加速也是同样道理。并非是其质量增加了,而是电磁场对其的作用力变小了!回旋加速器加速粒子时粒子速度接近光速时磁场对其的约束力变小也是这个道理,并非是其质量增加了,而是带电粒子在高速运动时同时会产生磁场,当磁场到达一定的强度就会出现磁饱和现象,这时回旋加速器对带电粒子的约束力就会迅速变小,从而无法继续对粒子进行加速。

  • 2024-09-06 18:01

    我和天道发生了量子纠缠[呲牙笑][呲牙笑]

知新了了

简介:专注于新知、科普及趣闻的传播,日耕不辍,天天新鲜。