量子传输

发布时间:2019年3月29日更新时间:2023年9月25日作者:古月锺源文章ID:38896浏览:

【原文】
    量子传输
    古月锺源
    ①你还记得《变形金刚》电影中的传送门吗?这个装置可以将人或其他物质从宇宙中的一个星球瞬间传送到另一个星球。那些电影制作者们,总是追求将幻想中的世界拍摄成现实感很强的虚拟场景,呈献给观众们视觉的冲击和精神的享受。早在1966年,美国人就拍摄了一部叫做《时间隧道》的电影,幻想人们可以通过时间隧道穿越到过去的时代。
    ②如果上面的一段还没能让正在考试的你脑洞大开,那么,如果免费提供一张传送你到火星上游览观光的通行票,你想去吗?你是否对自己过去所做的某件事充满了懊悔,那么,这里有一个机会,可以让你穿越到过去的那个时间、那个地点,去改写那不堪回首的一幕,你想去吗?
    ③不要以为这是痴人说梦,在不久的将来,人们借助于量子传输,上面所说的一切都将成为可能!
    ④量子传输是个什么鬼?这首先得从量子纠缠说起。
    ⑤从19世纪末到20世纪初,量子力学快速发展并完善起来,此间,科学家从量子力学的方程式中,提出了一个理论性的预测:“在微观世界里,两个粒子互相纠缠,如果将这两个粒子分开,不论间隔的距离有多远,当其中一个被操作而状态发生变化,另一个也会即刻发生相应的状态变化。”要知道,这两个相互影响的粒子之间,并没有轨道、电线之类的任何物质连接,科学家认为,这是一种“神奇的力量”,并把这一现象叫做量子纠缠。
    ⑥这一理论听起来是否让你觉得很诡异呢?是的,不仅是你,连科学家自己都觉得诡异,于是,将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用”(spooky action at a distance)。正因为诡异,所以,有的科学家被激发出了验证这一理论预测是否与现实相符的兴趣,最终,实验获得了预测中所言的现象,接下来,多光子纠缠态的制备和操控就成为量子信息领域的研究重点。
    ⑦2000年,美国国家标准局在离子阱系统上实现了四离子的纠缠态。2004年,我国的合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部的研究人员打破了这一纪录,在国际上首次成功实现五光子纠缠的操纵。2005年底,美国国家标准局和奥地利因斯布鲁克小组分别宣布实现了六个和八个离子的纠缠态,并且一直保持着这个纪录。几年后,中国科学院量子信息重点实验室也成功制备出八光子纠缠态,研究成果于2011年11月22日发表在《自然·通讯》上。
    ⑧量子纠缠的理论被一次又一次实验验证,基础科学的成功,势必会推进应用技术的发展。其实,早在量子纠缠理论刚刚提出之际,科学家们就设想其实际用途,其中,利用量子纠缠的原理实现量子传输这一设想,是众多科学家关注的焦点。
    ⑨1997年,奥地利塞林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证;2004年,奥地利塞林格小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。2005年,中国科学技术大学研究小组,在合肥创造了13公里自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始,中国科大——清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。
    ⑩2013年,中国科技大学量子隐形传态研究项目组测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。2015年,荷兰代尔夫特理工大学的科学家们用实验证实,量子纠缠虽然远隔万里却可以相互作用。
    11以上研究成果振奋人心,让我们完全有理由相信,将来完全可以借助超越光速的量子传输,回到过去的某个时间;将来完全可以实现科幻小说、电影中的“超时空传输”。
    (选自《锺源原创科普短文》20170329)

【问题】
    22.第①②段在全文中的作用是什么?(3分)
    23.第⑤至⑨段的说明顺序是什么?具体说明思路是什么?请简要概括。(3分)
    24.文章第⑩段运用了什么说明方法?有什么作用?(3分)
    25.第11段中加点的三个“完全”,是去掉好还是保留好?请说明理由。(3分)

【参考答案】
    22.第①②段在全文中的作用是什么?(3分)
    通过大家喜闻乐见的电影(0.5分),引出下文的内容(1分);通过创设与读者生活相联系的情景(0.5分),激发读者的阅读兴趣(1分)。
    通过大家喜闻乐见的电影(0.5分)、创设与读者生活相联系的情景(0.5分),引出下文的内容(1分),激发读者的阅读兴趣(1分)。(答案的结构可以变化,酌情赋分)
    23.第⑤至⑨段的说明顺序是什么?请简要概括说明思路。(3分)
    逻辑顺序。(1分)先介绍了量子纠缠的预测,(0.5分)又说明了预测被实验验证,(0.5分)再说明多光子纠缠态的制备和操控研究进展,(0.5分)又说明了量子态隐形传输的研究进展。(0.5分)
    24.文章第⑩段运用了什么说明方法?有什么作用?(3分)
    作比较、列数字。(1分,每个0.5分)将量子纠缠的传输速度与光速作比较,具体准确地列出了比光速高4个数量级的数字,突出说明了量子传输速度之快;“远隔万里”突出了传输距离之远。(共2分,每个方面答对得1分,根据答题情况0.5分递增)
    25.第11段中加点的三个“完全”,是去掉好还是保留好?请说明理由。(3分)
    是去掉好。(1分)因为量子传输的远景只是设想,并不确定(1分,根据答题情况0.5分递增);如果保留的话,就是充分确定了量子传输的远景,违背说明文语言的准确性(1分,根据答题情况0.5分递增)。(总分2分,根据答题情况酌情赋分)
 

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