量子通讯能实现全宇宙实时通讯吗？

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热门回答：

先给答案：不能！

其他问题可以晚一点再回答。这个问题片刻都不能再等了。看到很多人不太懂量子通信。但是又在这里一本正经的给大众科普。这样误导了广大了吃西瓜群众真的好？

一个广为流传的错误理解

很多人对量子通信的理解来源于神秘的量子纠缠。量子纠缠可以可以让两个处于纠缠态的粒子超越时空超越光速的感应在一起。于是很多人就理所当然的认为基于量子纠缠的量子通信是可以超光速超空间的。

错错错。大错特错！！！

什么是量子纠缠？

通俗的解释就是处于纠缠状态下的两个粒子（自然状态下就有这样的粒子。也可以人工去制造）无论相隔多远。都能鬼魅般的感应到另外一个粒子的存在。就是说处于纠缠态的两个粒子之间的状态是有一定关系的。只要知道其中一个的状态。另一个就能推算出来。但是。这种纠缠态一旦有一个粒子被测量了。一个粒子因为测量状态确定之后。这种纠缠态就解除了。然后这两个粒子之间就不能再心电感应了。

为什么基于量子纠缠的量子通信无法超光速？

下面是重点了：处于纠缠态的两个粒子虽然能实时感应到对方。但是他们也就只能感应到对方而已。并不能传递信息。大家先想想什么叫传递信息？我在这边发一个1010。你在那边如果也能收到1010。那这个信息是传递过去了。但是量子纠缠有什么问题？微观粒子的状态是不确定的。你在观测之前你压根不知道这个粒子是什么状态。我仅仅只能知道我如果观测到这个粒子是自旋向左（打个比方。比如自旋为左代表1。右代表0）。那么我就可能可以推测出另一个是右。但知道又有什么用呢？

通信是要传递信息。我需要你把确定的左右左右的顺序传过来。而不是你发现它是左还是右。如果量子纠缠是这样的：我这个粒子能感应到你的状态。并且你的状态改变了之后我的也能跟着改变。这样才算传递了信息。可是量子纠缠并不是。你在观测到其中一个粒子状态的时候。他们之间的纠缠状态就解除了。更别提什么改变状态让我改变了。科学家们基于量子纠缠做的量子通信主要是看中了这里面的绝对安全性。这个过程还需要传统通信方式加以辅助（通信方必须通过传统的通信方式将他们测量的一些信息告诉接受方。接受方才能根据量子理论对信息进行还原）。所以。他们整体是无法超光速传递信息的。

量子通信是个不准确的名字

很多人会理所当然的那样想。很多是被这个名字误导了的。量子通信。通信通信嘛。那肯定就是利用量子原理传递信息了。但是不对。现在所谓的的量子通信。其实都是用来做量子加密保密的。量子通信虽然无法超光速通信。但是它可以让通信在原理上实现绝密。这一点对于国家安全非常重要。

传统的通信无论怎么样都避免不了被人窃听。被窃听不是最关键的。最关键的是别人窃听了你还不知道。但是量子有奇怪的特性啊。有任何人对他进行了观测。它的状态就会改变。所以一有人监听我就立马能知道。

使用量子纠缠原理实现通信绝密的是E91协议。其实还有一种非常常用的叫 BB84协议。它是利用单个光子的偏振实现通信。利用单个光子的不可复制性保证其安全。

总结

所以。量子通信其实是量子加密。他们在通信的过程中还是需要建光缆光纤这些东西。真正的信息依然是通过传统的方式传递出去的。而这是不可能超光速的。

许多小编自己不太懂。在写量子通信文章的时候还要专门配一副星际迷航的瞬间移动的图。这都是误导大众不负责任的行为。不过有时候想想也觉得可以理解。因为要理解量子通信太困难了。一般的科技小编不可能有这么高的科学素养。尤其是在量子领域。

所以。别在幻想什么通过量子瞬间移动瞬间超星系通话了。这是不可能的。

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其他观点：

答案很明确：不能。

如果你在哪里看到说可以。那么或者是科幻小说（例如刘慈欣的《三体》）。或者是那种糟糕透顶的“科普”文章。即作者水平太低。自己都不知道自己在说什么的“科普”文章。或者压根就是彻头彻尾的伪科学文章。

量子通讯（也往往写成“量子通信”）是一个科学研究领域。它属于“量子信息”这个学科。量子信息是描述微观世界的基本物理理论“量子力学”跟信息科学交叉产生的新学科。正在蓬勃发展。信息科学有两大研究主题。通信和计算。所以量子信息也相应地分为量子通信和量子计算。量子信息的研究目标。就是利用量子力学的特性。实现传统信息科学中实现不了的功能。

具体一点说。跟题主问的相关的包括量子通信中的两种应用：量子密码术（又称为“量子保密通信”）和量子隐形传态。量子密码术是一种保密的方法。实现无法破解的解密。量子隐形传态是把一个体系的状态传给远处的另一个体系。相当于科幻电影中的传送术。但无论是哪个。最高速度都是光速。不是无限大。所以不能实现全宇宙实时通讯。

《星际迷航》中的传送术

其实。所有的量子信息实验方案都是基于已知的物理原理设计出来的。每一个步骤都在量子力学和相对论的预言范围之内。所以怎么可能违反已知的原理呢？你应该把量子信息理解成一种在现有理论框架下的充满创造力的工程成就。好比长城、赵州桥、高铁、宇宙飞船。而不是一种颠覆现有理论框架的科学革命。

其他观点：

量子通讯的过程是。首先制备一定数量的纠缠量子。然后把其中一部分量子发射出去。这个过程一般称为密钥分发。为防止纠缠量子在发射途中失真。可能用到量子纠缠信息中继站。复制纠缠量子继续发射。这部分基础量子到达接收站后。通过接收设备翻译成可读信息。

这里面的量子学原理是。发射站可能预先并不知道纠缠量子的状态。但是接收站测量收到的量子。便能即时知道发射站的量子信息。由上可见。量子纠缠的即时互通是以纠缠量子的经典传输为前提的。

目前量子通讯是伪通讯。不能超越光速限制的原因是因为无法远距离创建纠缠态离子。也就是创建纠缠对的离子现在是在一起的。虽然它两个之间有超越光速的能力。但你要用光速把它两个传递到不同位置就又变成光速内了。

简单来说。目前科技条件下使用的是光量子。光就必须直线传播。而光纤会打破量子纠缠。使量子失效。所以远距离不能用光纤。只能直线。可即时通讯需要大量的光量子。并直线传播。就好比飞机用一群猪拉着。是在不化算的。传输效率和成本还不如无线电。

目前科技条件下。不考虑成本的情况。倒是有解决方案。

解决方案：利用中继站原理。比如地球火星之间建立一坐纠缠发生器。同时把创建的纠缠态离子发送给地球和火星。两地之间按照约定好的时间点进行测量。即可实现2倍光速的通信。比如发送一个比特位的纠缠给火星。火星要给地球传送数字3,它只用时间段1测量3对应的量子位0000011,地球在2时间段测量自己的量子位。就拿到了火星传递的3,也就实现了超光速通信。

未来。还需要研究透量子纠缠距离问题。量子纠缠的量子对可以进行纠缠。需要分清其纠缠的原因与状态。如力场。光束偏导。波函数等。现在之所以不能异地创建纠缠。是因为目前的科技对力的控制。纠缠场外干扰因素的研究还没有掌握清楚。无法精准控制能量。所以无法做到远距离创建纠缠。一旦突破了纠缠创建距离问题。即可实现真正意义上的量子通讯。

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