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Hohhoter

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一个关于利用量子纠缠进行“超距量子通讯”的想法

这是一个产生于 2023 年 3 月 30 日下午的想法。

每次看关于量子力学的科普一说到量子纠缠的超距作用总会附带的说到这种超距作用不能用于有效的传递信息,否则会违反狭义相对论。

虽然一次测量本身不能超距的传递信息。但是我们可以利用一定的规则来传递信息。

为了方便理解。请大家一起和我设想如下一种场景:
1. 我们规定粒子的自旋状态向上为信号 0,向下为信号 1。
2. 我们规定我们传递的有效信号是一连串对同一种粒子的连续观测的最后一次结果,一旦拿到有效观测信号则更换另一种粒子开始进行观测,以对前序信号和后续信号进行区分。
3. 我们准备足够量的两种粒子,比如电子和光子。让电子发生纠缠,分成两份。然后让光子纠缠,分成两份。
4. 现在我们坐宇宙飞船离开地球,并分别带走一份处于纠缠态的电子和一份处于纠缠态的光子。
5. 当我们需要向地球发送信息时,我们开始观测我们手上的纠缠态粒子。比如,如果我们要发送 “111” 这个三位的二进制信号给地球。我们从观测光子开始。由于观测到的结果不可预测,我们不能指望每个信号都能通过一次观测就将信号传递给地球。现在我们拿出我们手上大量的与地球上处于纠缠态的光子中的一个开始观测,观测会使其自旋的叠加态发生坍缩,而坍缩的结果并不可预测,我们就连续的对一系列的光子进行观测,直至出现下自旋光子为止(可以是第一次观测就得到下自旋光子,也可以是第 n 次观测才出现,但如果第 n 次观测才出现,那么前面的所有观测结果被放弃,仅保留最后这一次下自旋的光子信号为有效信号)。这时我们认为我们的第一个信号传输给了地球。然后我们更换电子开始观测,直至出现下自旋的电子,我们停止观测电子,开始观测光子。然后如法炮制,当出现下自旋的光子后,我们停止观测。那么这时在地球上,与我们所观测的一系列光子和电子所纠缠的粒子,会同时坍缩最后得到成 “上上上” 三个信号。地球的工作人员这时候可以知道,在飞船上发出的信号是 “下下下”,就得到了我们要传递的 “111” 这个信息。
6. 为了避免一个倒霉蛋一直得不到需要的观测结果,我们还可以进一步规定,当出现连续的 30 个相同信号时,这个信号转换为与之相反的信号。并开始观测另一种粒子,传递下一个信号。比如还是 “111” 这个信号。我们在第一次观测光子时连续观测了 30 次都出现了 “上自旋” 这个信号,而没有得到我们需要的 “下自旋” 信号,此时我们停止对光子进行观测,开始观测电子,并把之前的连续 30 个 “上自旋” 信号转换为 1 个 “下自旋” 信号。最后我们总能得到 “111” 这个信号。

这样不就完成了信息的超距传递了吗?

另一种方案可以这样。更简单一点。
1. 我们还是带走足够的光子和电子。这时我们手上所有的光子和电子都是处于量子叠加态,其自旋状态不可知。
2. 我们规定对光子测量得到信号 0,对电子测量则得到信号 1。
3. 当我们需要向地球传递信息时,我们不关心我们观测的粒子的自旋状态。而是关注于我们观测了哪一种粒子。这回我们传递 “1011” 这个信号给地球。我们第一次观测一个电子,使其叠加态发生坍缩,此时地球上与其纠缠的电子同时发生坍缩。我们知道我们得到的第一个信号是 “电子”。然后观测一个光子,然后接着观测两个电子。我们就把 “1011” 这个信号发送回地球了。

不知道这样可不可以超距的传递信息。求大佬指点。

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