量子芝诺效应

时间:2024-10-12 11:16:04编辑:揭秘君

中国量子通讯产业的现状

与传统的通信技术相比,量子通信技术的特点及优势体现在具有较高时效性、具有较强的抗干扰性、具有较好的保密性、所需信噪比低等。政策方面,我国出台多项政策推动量子通信发展,2021年开始实行的“十四五”规划提出,要使全社会研发经费投入年均增长7%以上,并把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面,中国量子通信专利数超3000项,领先美国。随着国家逐渐完善量子科技领域的顶层设计,加强技术支持,我国有望成为全球量子信息技术研究和应用的主要推动者。量子通信较传统通信优势明显与传统的通信技术相比,量子通信技术的特点及优势体现在具有较高时效性、具有较强的抗干扰性、具有较好的保密性、所需信噪比低等。量子通信线路时延几乎为零,信息传递速度快,过程无障碍;量子通信中的信息传输与通信双方之间的传播媒介无关,不受空间环境的影响,具有完好的抗干扰性能;由于量子不可克隆,成为量子密钥的基础,量子密码安全性很高,一般不能被破译;相比于传统的通信手段,同等条件下量子通信技术获得可靠通信所需的信噪比低30-40dB。“十四五”规划推动量子通信发展我国出台多项政策推动量子通信发展,2021年开始实行的“十四五”规划提出,要使全社会研发经费投入年均增长7%以上,并把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。在十四五建设时期要加强关键数字技术创新应用,加快布局量子计算、量子通信等前沿技术,并在量子信息等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局未来产业。我国将构建完整的天地一体广域量子通信网络技术体系,率先推动量子通信技术在金融、政务和能源等领域广泛应用。2021年3月15-3月21日通信细分板块中只有量子通信上涨3.1%,其他如移动互联、卫星通信导航、区块链、云计算、物联网均下跌。可知通信板块表现下跌,但是量子通信表现最佳,可知量子通信发展势头较好。中国量子通信专利数超3000项,领先美国2013年“斯诺登事件”发生后,我国大力研发量子通信和密钥技术,2016年,我国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”,并获得了千公里级星地量子密钥分发、量子隐形传态以及纠缠分发等多项具有国际领先水平的科学成果。2020年美国政府提出了打造量子互联网的计划;中国也在切实建设量子通信体系,中国科学技术大学2021年1月宣布成功组建跨越4600公里的天地一体化量子通信网络。据日本信息分析机构VALUENEX,在光量子交换机等硬件相关专利方面,中国优势明显:华为公司拥有100项专利,居世界第二位;北京邮电大学拥有84项专利,排在第四位。在软件方面,中国也拥有很强的实力,中国建设了连接北京和上海的量子通信网,积累了设备开发和应用的知识经验。中国量子通信专利数超3000项,遥遥领先于美国。量子通信朝着量子互联网发展量子通信技术是未来保障信息安全的重要手段,是国家重点支持发展的行业。云计算、移动互联网、物联网、大数据等新技术、新应用和新模式的出现,对信息安全提出了新的要求,信息安全牵涉到国家安全和社会稳定,我国已将信息安全提升为国家安全战略。近年来,我国加快在量子科技领域的发展,相关的科研经费投入,专利申请布局和应用探索等方面都具备较好的实践基础和发展条件。随着国家逐渐完善量子科技领域的顶层设计,我国的量子科技行业或将快速发展,成为全球量子信息技术研究和应用的主要推动者。—— 更多数据请参考前瞻产业研究院发布的《中国量子通信行业市场前瞻与投资策略分析报告》

什么是量子芝诺效应

量子力学有一个基本点:观察会改变被观察的系统.由于不搞理论,一直也没有深入探究过.这些天,一个同事提出从quantum zeno effect来解释一个实验,.
说这个芝诺效应需要从古希腊的一个哲学家芝诺zeno说起.他有一个悖论是说:
一支在空中飞行的箭,其实是不动的.为什么呢?因为在每一个瞬间,我们拍一张snapshot,那么这支箭在那一刻必定是不动的,所以一支飞行的箭,它等于千千万万个“不动”的组合.问题是,每一个瞬间它都不动,连起来怎么可能变成“动”呢?所以飞行的箭必定是不动的!在我们的实验里也是一样,每一刻波函数(因为观察)都不发展,那么连在一起它怎么可能发展呢?所以它必定永不发展!
从哲学角度来说我们可以对芝诺进行精彩的分析,比如恩格斯漂亮地反驳说,每一刻的箭都处在不动与动的矛盾中,而真实的运动恰好是这种矛盾本身!不过我们不在意哲学探讨,只在乎实验证据.已经有相当多的实验证实,当观测频繁到一定程度时,量子体系的确表现出芝诺效应.[量子物理史话]
如果一个系统被连续不断地观测,那么它将是不变,不衰减的.另外,还有一个量子反芝诺效应:如果观察的间隔大于特定时间(一个特征时间,称作zeno time),那么该系统将衰减的更快.目前,主要的应用领域是量子计算.
在讲解芝诺悖论的时候,常常以"a watched pot never boils"来解释.“一个被盯着看的水壶总也不开”,说起来像一个心理现象.确实,许多物理规律,特别是量子物理,都似乎能在社会科学中找到对应,但是不严谨的.
我google了一下,发现有blogger谈到了这个quantum zeno effect.从comment里发现台湾的schee也曾对此非常感兴趣,虽然我不是很明白,他是如何把zeno effect和他所说的现象联系起来的.
但确实有许多现实生活中的问题与这个量子芝诺效应有相通之处,随便举个例子:某人想淡忘一些事情,淡忘需要时间,这就是zeno time,如果他总是受到刺激,间隔小于淡忘时间,那么他永远也忘不了.
再比如恋爱的问题,这里zeno time是关键,它取决系统的哈密顿量,就是两个人互相吸引、合适程度等等,越吸引越般配,爱的衰减时间(zeno time)时间越长.这意味着,如果两人互相吸引、合适程度高,那么比较长一段时间显示一下爱意就够了;如果不是,那么需要时时示爱才能维持,而且间隔超过爱的衰减时间,那就起反作用了(anti zeno effect),对方会越发讨厌你.我这个例子如何?:)


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