从全能学霸到首席科学家 第373章

作者:首席设计师

要不是庞伟的话,航天局的谭金日院士说不定还不会这么快就找上他呢。

最后他只能拍拍庞伟的肩膀,说道:“好,庞院士,这可是你说的啊,我记住了,你的七尺之躯——哦,严格来说,应该是你的头脑,我可是要好好用用。”

“当然没问题。”庞伟点点头,笑着道:“当然,不要像曹操那样借人脑袋一用就行。”

“不要说的那么惊悚嘛。”林晓摆摆手道。

庞伟大笑了几声,随后也不再多说,便带着林晓走进了他们的量子物理和量子信息研究部。

当然,这里林晓也来过许多次了,毕竟乾坤一号就在这边,所以他对于这边的路也算是驾轻就熟了。

就这样,三拐两拐的,他们便到了量子通讯实验室。

“这个实验室,能够和咱们全国各地的量子通讯节点进行联系,现在已经基本覆盖了全国百分八十的省会城市。”

进入了实验室后,庞伟便简单的给林晓介绍了一下这个实验室的地位。

“厉害。”林晓点点头,赞赏了一句。

这些量子节点,主要是先通过和天上的墨子号量子卫星进行联系,然后再由墨子号将信息传送给其他的量子节点。

当然,这里主要利用的就是量子通讯对信息的保密性,而不是延迟性了,因为从延迟性上来说,直接从威信发个消息过去,都要比这种方式更快。

因为量子纠缠虽然是瞬间完成的,但是解码的过程却并不是瞬间完成的,所以最终速度也就并没有地球上的网络速度快了。

“还行吧。”

而听到林晓的赞扬,庞伟只是微微一笑,随后便说道:“这种距离的量子通讯还不算什么,你想要实现月球和地球之间的量子通讯的话,难度可就是飞跃式的提升了。”

随后他又好奇地问道:“不过话说回来,林首席,你是怎么突然决定要研究这个东西的?”

林晓“幽怨”地说道:“这可就是你的功劳了,庞院士。”

随后他便把原因告诉给了庞伟。

庞伟一愣,“航天局谭金日院士听了我……”

说到一半,他便失笑起来,“这多好啊,林首席,你现在可谓是声名远扬了啊。”

林晓翻了个白眼,“现在就是量子通讯技术了,以后还要让我做什么可都不敢想了,指不定哪一天他们想要改造火星,是不是也得找我啊?”

“能者多劳嘛。”庞伟笑着拍拍林晓的肩膀,随后便又和林晓走到了实验室的里面去了。

实验室里面也有其他人,这些人就是庞伟的量子通讯研究团队了。

这些人看到林晓后,脸上都露出了激动和崇拜,纷纷喊道:“林首席好!”

“你们好。”林晓也笑着朝他们点点头。

而这时候其中的一个人又问道:“林首席,你是要带我们研究地月之间的量子通讯吗?”

林晓微微一笑,说道:“为什么只是地月,就不能是地火呢?”

“啊这……”

这些人顿时就是一愣,他们居然还要研究地球和火星之间的量子通讯吗?

这个难度,完全就是数量级别的提升啊。

毕竟一个是三四十万公里,而另外一个最低可都是5500万公里,一般的时候都是在1亿公里开外,这种难度,不可谓不大。

不过随后林晓便笑着说道:“当然,我只是告诉你们,要把我们的目标放的更长远一些,而就现在来说,咱们先就实现一下地月之间的量子通讯就好了。”

听到这,这些研究人员们这才松了一口气,然后点了点头,应道:“是!林首席!”

而这时候,庞伟也走出来笑着说道:“好了,你们啊,想想林首席过去的战绩,就算是真的要搞地火量子通讯,万一有林首席的帮助,咱们还真的搞出来了呢?”

听到庞伟的话,这些研究员们一想,似乎也是这个道理啊?

于是乎,他们看向林晓的目光都变得更加热切了。

嘿,要是真的能够实现地火之间的超远距离量子通讯的话,那他们可就厉害了。

林晓好笑地摇摇头,也不再废话,随后便说道:“好了,这些事情咱们就先不说了,我先来讲讲咱们这个课题的重点吧。”

听到林晓要说重点了,这些研究人员们便都严肃起来,看向了林晓,而包括庞伟也来到了一旁,看向林晓。

“现在咱们实现的量子通信距离十分的有限,相信原因,各位都很清楚。”

“在量子隐形传态的过程中,我们携带了量子信息的量子态会因为受到量子退相干的原因,最终导致我们的传递失效。”

“而这种量子退相干效应,在我们的地球表面上是比较强烈的,因为在地球表面上,‘观察’的效应比较强烈,所以这也就导致我们在地球表面上想要实现量子通讯很困难,需要借助卫星的帮助。”

众所周知,‘量子’是不确定的,而一被观察后,其就会坍缩,就像是我们的时间,未来是不确定的,但是当未来变成现在,人类得以观察,也就变得确定了。

只不过‘观测者’并不仅仅局限于人,任何事物,只要是可能造成对‘量子’的测量的,就会导致这种量子纠缠消失。

这也可以用来理解量子通讯的保密性,因为在量子通讯的过程中,在发出者发出讯息的时候,合法的观察者就只有接收者这一方,也就是说只有接收者这一方的‘观察’,才能得到正确的信息。

而一旦有第三方想要插入这个过程中,第三方的‘观察’就会导致其量子态发生坍缩,并且因为其不合法性,也就不能得到真实的消息,而原先的发出者和接收者也会因为量子态的变化,而察觉到有第三方尝试观测,简单来说,也就是量子通讯还有反窃听的功能。

总而言之,其他的观测,就会导致量子纠缠传输的信息不能正常传输,甚至会破坏掉这种量子纠缠态。

“所以,我们要做的就是,做出一种能够减少外界干扰的量子纠缠控制器和观测器件。”

“这样,才能让我们实现更加远距离的量子通讯。”

林晓说道。

“要如何做到?”庞伟这时候问道:“你难不成要增加更多自由度的隐形传态?”

“是的,也只有这个方法,才能让我们的量子隐形传态更加稳定,所受到的退相干效应更低。”

林晓点点头,笑着说道。

“但是你也应该知道,增加的自由度越多,实现起来也更加的困难。”

“我当然知道。”林晓点点头,说道:“我也记得2015年的时候,庞院士你带领的团队实现了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源测量器件。”

听到林晓提起这个,庞伟就笑了笑,当初他完成的这个项目,可以算是他的众多成就中,最值得称道的几个之一。

因为在1997年第一次实现了单自由度量子隐形传态之后,他的这一成就则实现了多自由度量子隐形传态,也就是说可以通过观测光子的自旋方向和轨道角动量,都可以接收到信息,这也就提高了量子通信的稳定,延长了距离。

而这项成就,也被评价为当年物理学领域十项重大突破中的榜首。

不过就在这个时候,林晓眯着眼睛说道:“但只是两个自由度的话,还不够,自由度有很多,我们需要继续突破,才能够真正实现跨星际的量子通信。”

“你难道想要实现三自由度?”庞伟看着林晓的目光,不敢相信地说道。

任何一个自由度的提升,代表的难度都再成指数倍进行扩张。

1997年完成了单自由度的量子隐形传态之后的18年,他才完成了双自由度的量子隐形传态,而且自由度越多也就越难以完成。

如果是三自由度的话,天知道难度会有多高。

然而,这个时候,林晓平静的声音想起:“不,我想实现五自由度。”

“自旋、轨道角动量、偏振、波长,以及动量。”

这下,莫说是在场的人了,但凡林晓的这个想法传出去,量子信息界恐怕都要沸腾了。

因为无疑,想要实现五自由度的量子隐态传输,对于当前的量子信息界来说,简直就相当于在可控核聚变还没有实现的时候口口相传的“永远的五十年”。

基本等同于在说不可能。

在场的人们都咽了咽口水,忽然感到一种亚历山大,刚才林晓所说的实现地火之间的量子通讯的难度,似乎和这个,难度有点差不多啊?

这要是真的实现了五自由度,他们好像还真就可以实现地火之间的量子通讯了啊?

而林晓看到这些研究员们一副如临大敌的模样,最后笑了笑,说道:“大家先别这么担心嘛,咱们先慢慢来就好了。”

“还有老庞,你刚才可是说,让我随便使唤嘛。”

庞伟无奈地摇摇头,说道:“行行行,哎,可算是让我上了你的贼船啊。”

林晓哈哈笑了起来,不然的话,怎么让你体验一下我当初的感受?

就是有些可惜啊,最初的始作俑者,等离子体所的李刚院士好像已经退休了,不然的话,他还真想什么时候找一个项目把李刚也给拉进去。

心中感慨了一声,随后他便说道:“那么,废话就不多说了,咱们先开始第一项,如何稳定地控制住这些自由度吧。”

而后,他便走到了一旁的小黑板上,找了一支笔,开始在上面写了起来。

“首先,咱们要先从量子退相干开始讨论,要如何应对量子退相干效应……”

【Ex(t)|Ey(t)∝e……】

随着林晓在黑板上写下的式子越来越多,庞伟经过了认真的思考后,最后目光也不由亮起。

似乎……

林晓其实早就有所准备了?

并不是完全想都没有想就开始干的。

想到这里,他也微微一笑,这样才是让他们所有人都信服的首席科学家啊。

随后示意了一下其他人,让他们好好的从林晓这里学习一下,而他也拿出了纸笔,开始跟着林晓的步骤思考起来。

而这个关于如何实现星球与星球之间量子通讯的课题,也就此正式开始了。

……

第四百八十五章 八百多公里的量子通信!又闻烟花声

五个自由度的量子隐态传输,难度之大显然不用多说。

因为这首先就要先做到对光子五个基本要素进行观测。

自由度指的就是粒子的基本属性,比如自旋,就是粒子的自旋方向,我们可以将正时针旋转代表“1”,而逆时针旋转就代表“0”,而此外还有轨道角动量、波长等等,这些东西都可以代表一种信息,最后再经过翻译和转换,也就能够据此识别出信息。

不过,想要实现这种观测,对于他们所需要制造出来的观测器件也有很大的要求。

总而言之,一旦五个自由度的量子隐形传态实现了之后,别说是他们现在所要做到的星球之间的瞬间通讯了,到时候甚至他们都可以据此搭建出量子网络。

而量子网络一旦搭建完成,不仅有利于全世界的数据安全,同样的也就避免了光缆这种需要靠线来传递数据的东西,这样一来,某欧洲的什么海底光缆什么的也就不用担心再出现什么被破坏的可能了。

当然,这种事情还需要等到以后再进行讨论,就现在来说,他们需要做的,还是先成功实现星球之间的联系再说。

就这样,随着时间的过去,林晓他们的研究,也逐渐进入了深水区。

……

“你当初是怎么想到要用这种方法来实现对自旋和轨道角动量的观察的?”

实验室中,林晓参观了当初庞伟搞出来的自旋-轨道角动量超纠缠源测量器件。

这个器件的体积倒是不大,不过光从外表看上去,就能够看出其中的精密。

庞伟笑了笑,“相关的资料你也已经看了,技术上的东西我就不多说了,不过要说我当初怎么想的嘛……嗯,这倒确实是一个问题。”

“想要同时观测到两种自由度,首先困难点就在于不确定性原理上面,我们不可能同时观测到一个粒子的位置和动量,毕竟波粒二象性,所以在那之前,人们都普遍认为,我们最多只能观测到一种自由度,而很难去观测到更多自由度。”

“因为这意味着我们一旦实现了对粒子更多自由度的观测,就代表着我们越确定这一个粒子的存在方式,就像是我们将它不确定性的外衣给一层一层的剥开,到最后,它就变得确定了。”

“所以,从某种程度上来说,我们确定越多的自由度,就像是在挑战不确定性这个‘真理’。”

“挑战真理?”林晓不由一笑,“或许吧。”

庞伟点点头,随后又说道:“不过当时的我就在心中想,虽然话是这么说的,但是如果只摸清它的某一种性质,不就行了?自旋,和轨道角动量,不就都是它在旋转嘛,只不过的是我既要确定它往哪边旋转,旋转的速度又怎样。”

林晓微微点头,但是心中则是在想,难道的真的只能观测到一个方向吗?

这可不一定啊。

毕竟他可没有忘记当初他看过的一篇论文,那篇论文作者所带领的团队,可是同时实现了对波和粒子这两种形式的观测。

这样一来的话,所谓的只能观测到波而不能观测到粒子性的问题,其实也就不存在了。

想到这里,他的眼前就是一亮,如果能够根据他们当初实验的那个方法来做这样一种观测器件的话,不就能够实现更多自由度的观察了吗?

粒子性,波性,是两种大类,而自旋、轨道角动量、波长、偏振、动量则分别又能够体现出这两大类。

而既然能够同时观测到粒子性和波性,也自然就可以利用其他的方法来观察到这五种自由度。

林晓立马就走到了一旁,来到了电脑前,找起了那篇同时观测到波和粒子性的论文。

而庞伟见到他的动作,便疑惑地上前问道:“怎么了?有什么想法了吗?”

不过林晓暂时没有说话,而是凭借着自己的印象,找到了那篇论文,随后便展示给了庞伟。

“你看这篇论文里面所用到的方法。”

庞伟看了一眼后,便做出了评价:“这篇论文我也看过,一个挺有趣且不错的实验,不过你有什么打算?”

林晓说道:“魔改一下。”