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关于量子不可克隆定理说一句

已有 4524 次阅读 2016-3-25 09:15 |系统分类:科普集锦

这个定理的表述和证明已经简单到姥姥家去了,但是我看科学网上一票人好像就是连表述都懒得看(包括一票教授海龟千人什么的),有必要这么表现自己的“创新精神”和“特立独行”吗?

量子不可克隆定理说的是这样:假如你有两个量子态,一个叫S1,一个叫S2,它们不等价,也就是物理上你拿个什么东西来对它俩测量有可能产生不一样的结果;它们也不正交, 所谓不正交就是S1和S2可能存在一定的相互重合,比如说一个0度角度偏振光子和一个45度偏振光子,0度偏振光穿过45度偏振片有一定几率,45度偏振光穿过0度偏振片也有一定几率。那么量子不可克隆定理是说:任何一个线性幺正变换过程不可能把S1,S2都无损地复制出来。

所以这东西非常清楚,你复制单独一个已知状态没有问题,只有你复制两个态才有问题;所以如果有人能把信息存储在S1,S2的相位关系里面,那么任何复制都会破坏这个信息。随便乱想一个复制某个状态(比如lwg博主)的过程然后觉得自己可以绕过不可克隆定理的,根本不需要浪费时间,因为不可克隆定理说的是要能同时复制两个状态,单独复制一个状态没有限制,它只是没卵用而已:信息存储在S1,S2相位关联里面,只复制一个啥用也没有。

关于用激光或者任何这类不可逆放大设备来复制光子的额外说一句,不可克隆定理前提是中间过程是线性幺正过程,所以原则上不可逆操作复制出两个光子也许(说也许是因为,激光这类放大设备是粒子数不定的,你无法保证两个态都被同比放大,更可能的是在99999.99999%几率下,S1被复制了五千个而S2被复制了仅两个,但这不是根本问题)有一定概率实现,但是,任何这类不可逆操作本身都会破坏S1和S2的相对相位,而量子通信的验证信息就存在S1,S2的相位关系里面(比如利用S1,S2的EPR信息),所以不可逆操作不管能不能复制,都已经直接导致验证失败了,那你还复制个啥。

最后一个方法是做一个可变设备,当发射方发射S1的时候你复制S1,否则复制S2,问题是如果你已经知道了发射者想传递什么信息,那还窃听个毛啊,完全多此一举(你已知电话机传出的信号还需要在交换机那里窃听吗?)

当然,这些并不是说量子通讯绝对无懈可击,这些只是保证了量子通讯理论上没有漏洞。实践中,怎么实现那是工程技术细节,比如说,虽然量子通讯本身有校验可以侦测窃听,但是假设窃听者不断干扰信号传输过程,每次干扰都造成一定程度的信息丢失和通讯失败,最后通讯者决定放弃完整校验,改成只要校验正确百分之六十就可以通讯,那这种情况下,就可能使窃听者得逞(相当于俩人本来在说悄悄话,有人找了个熊孩子进去乱喊乱叫,俩人无奈只好改成也喊叫着说话,然后每句话都反复喊个三五次,这样被人窃听属于必然)。




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