超光速量子通信是如何工作的?

每隔一段时间，我都会让读者提交他们的科技问题，这样我就可以去纠缠他们，直到我找到一些答案，可以和班上的其他人分享。最近的一个问题是:“超光速量子通信是如何工作的?”简单的回答是:没有。当然，还有更多的原因。

基本上，不存在比光速更快的通信，因为没有东西能比光速更快。(这里有一个潜在的限定条件，我将在下面解释。)

然而，量子通信的想法是值得探索的。有一种量子通信是基于量子纠缠的概念，它是这样的:

有很多方法可以制备两个亚原子粒子，使它们相互作用，然后分离。例如，在某些情况下，一个光子(或离散的光能包)可以分裂成两个光子，每个光子的能量只有原来光子的一半。

其中一些成对的光子是“纠缠”的，这意味着它们有正交或垂直的极化。这意味着，例如，如果其中一个光子的电场垂直振动，那么它的孪生光子则水平振动。无论极化如何，都是如此——如果一个极化成顺时针运动，另一个则逆时针运动，等等．

根据量子力学的一个常见解释，两个光子都处于不确定的状态，直到你测量它们。做出这样的区分是很重要的:不是简单地说你没有知道每个光子的偏振直到你测量它;相反，两极分化没有确定的值直到你测量它。无论它们相距多远，当一个光子的偏振被测量确定时，另一个光子就会以某种方式立即“知道”结果，并总是被发现在垂直方向上振动。

现在，这很酷，但它不能真正用于超光速通信的目的，原因很简单，我们不能控制纠缠粒子的偏振。虽然看起来这两个光子能够以某种方式相互交流，但我们不知道是如何交流的。

然而，量子通信确实具有非超光速的价值，而且它与安全性有关。

因为测量光子的行为实际上改变了光子，任何试图通过拦截光子传输来窃听的行为都会被检测到——即使窃听者在拦截光子后将光子传递出去。量子力学在加密方面也有用处，但我在这里不深入讨论。如果你好奇，那就试试这或这．

最后，这是关于没有东西比光快的修饰语。科学家最近报告说，中微子的传播速度超过光速。(这里有一个很好的概述在这里)。

许多人可能希望这是真的，因为这将是有史以来最令人兴奋的发现之一。出于同样的原因，大多数人怀疑这将被证明是不真实的——参与这个项目的细致的科学家们在某个地方犯了错误。

然而，如果这是真的，并且中微子可以比光传播得更快，我们将不得不对我们对相对论的理解进行一些修改。

注意:特别感谢大卫Aspnes北卡罗来纳州立大学物理学特聘教授丹Stancil北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程杰出教授，感谢他抽出时间与我讨论这个主题。在这篇文章中发现的任何错误都是我的。