也就变成了一个传统宝箱,永远也不可能再变回成原来的状态了。
所以,量子宝箱其实是一种一次性的宝箱。
这个技巧很快就被大家用来判断某个量子宝箱是否被人打开过了,因为量子宝箱只要打开过一次,那么它就蜕变成了传统宝箱,我们就可以用观察蝴蝶行为的方式判断出它不是量子宝箱,它已经被人打开过了。
大家还发现,量子宝箱的这种神奇特性非常安全,它几乎是无解的,没有任何人有办法把打开过的量子宝箱还原回去,就像我们不能把一段程序运行得到的结果再变回成一段程序一样。
那么量子宝箱的这个神奇的特性可以用来做什么呢?
于是有人马上想到了,我们如果把一张写给别人的字条也同时放在量子宝箱里,那么不就可以防止别人偷看了么。
因为,任何人想偷看量子宝箱里面的字条,就必须打开宝箱,但是只要量子宝箱被打开过了,那就无法还原回去了,这样收到宝箱的人通过判断宝箱是否被打开过就可以知道里面的纸条是否被别人偷看过了。
这样,量子宝箱可以成为一种游戏中绝对安全的「邮件封印」,就像古代的火漆封笺一样,一旦封上就可以保证里面信息的绝对无法在不破坏封印的前提下被别人看到。
只不过火漆可以有办法伪造,量子宝箱却绝对伪造不了。
量子纠缠就是最好的信息封条
不过,从我们上面的比喻来看就知道,想要知道宝箱是否被打开过,光看一只宝箱里的蝴蝶是不够的,需要对比两只宝箱才可以。
也就是说使用量子宝箱来进行安全通讯,我们就还需要一条传统渠道来传递并对比两个宝箱的开箱状态,所以哪怕宝箱是同时打开的,是否安全还得等传统方式得情报传来再对比后才知道。
我们上面讲述的这个虚拟世界游戏的例子,其实大家都看出来了,这就是对应着量子纠缠和由此发展而来的量子加密通讯技术的基本原理。
量子宝箱就是象征着处于纠缠态的量子对,传统宝箱则是普通的粒子对。
开宝箱的过程其实就是我们的观测行为。
所以,所谓量子加密,并不是一种无法解开的加密算法,而是利用纠缠量子来搭载传递信息,这样就可以保证信息的安全性,接受者能准确无误的知道自己是否是信息的第一个阅读者,而且不用担心有人伪造了量子态。
量子加密通讯其实传递的还是经典信息,信息传递速度也并没有超越光速,也同样有可能被窃听,只是无法被不察觉的窃听而已。
我以前讨论过的测量,介绍了利用量子的测量特性进行的保密通讯方式。
基于量子纠缠则是另一种安全方案,这也同样是一种具有相同安全性的通讯方式。
量子加密的安全性其实是来自于量子纠缠的状态是无法被模拟的。
处于纠缠态的量子对在被观测的时候,这一对粒子的状态才同时确定(你也可以说是同时生成),而且它们一切的状态一定都是相反互补的,这种互补性用传统的粒子对无论如何也模仿不出来的。
这种差别也就是J·贝尔用数学描述出来的贝尔不等式所表达的含义。
科学家为了验证这种互补性确实存在,已经做过了无数次的试验,他们把纠缠态的光子对分开几万公里,甚至在太空中找到分开更远的纠缠粒子,反复测量它们的行为,每一次都证明了贝尔不等式是不成立的。
这种现象放在现实里其实是非常令人难以理解的,因为两个纠缠粒子在物理距离上已经相隔千万里之外了,但是它们依然能保持超越时空的协调性,而且绝对不是简单的角动量守恒能解释的,它们表现得就像完全没有被分开一样。
爱因斯坦在输给玻尔之后,还是一直对这种令人费解的现象感到不可思议,甚至爱因斯坦的后半生时间都一直在和量子世界的这些现象斗争,他试图用传统的方式能解释这一切,但是直到最后也没能成功。
爱因斯坦为了表述自己对宇宙客观实在性的坚定信仰,曾经说过一句很有名的话:「我不相信上帝会掷骰子!」
当然爱因斯坦并不是用这句带有宗教色彩的话来表明自己相信神,他只是在表明自己坚信宇宙万物都是客观实在的,所以一切事物的发展都是可以预测的,我们暂时预测不了只是现在掌握的信息不足或者认识的规律还不够而已,理想情况下,未来没有不确定性存在。
但可惜信仰很丰满,现实却很残酷。
现实中各种验证量子现象的物理实验一次又一次地证明爱因斯坦是错的。
量子行为的确无法预测,而上帝,真的是在掷骰子。
你可想象现实是多么令爱因斯坦沮丧,但玻尔甚至还落井下石,回应爱因斯坦说:你别去指挥上帝该怎么做!
玻尔和爱因斯坦
要知道,爱因斯坦当年创立出的伟大的相对论就是依靠着定域性和实在性才能成立,而相对论在宏观上同样也被证明是对的。
物理学的两大著名理论彼此矛盾,但是居然都是对