第四百八十二章 五自由度量子隱態傳輸?

從全能學霸到首席科學家 第四百八十二章 五自由度量子隱態傳輸?

雖然林曉感覺自己被坑了，不過沒有辦法，現在也還不是拒絕的時候。

或者說，對于這種他其實本來就有興趣和目的去研究的技術，他一般都是不會拒絕的。

當然所幸的是，經過了他的一番了解之后，便就得知月石司和航天局在這兩項技術上，投入的研究，以及所獲得的成果，都還是有不少的。

比如說在空天發動機的雙模式切換技術上，已經有了一定的突破。

空天發動機最重要的一點，就是能夠實現航空發動機和航天發動機之間的無縫切換，也只有這樣，才能讓一架飛機不僅有著在大氣層中飛行的能力，同時也能夠擁有在外太空中航行的能力。

不過問題是，他們現在的這套發動機切換系統，還并不完美，主要問題集中于切換的速度比較慢，特別是從航空發動機切換到航天發動機的時間需要的很久，至于從航天發動機切換到航空發動機的時間倒是都沒有那么重要。

因為在從航天發動機切換到航空發動機的時候，肯定是從宇宙降落到地球的時候，而這個時候憑借著空天飛機自身的氣動設計，就完全能夠做到在降落的時候先借助空氣浮力來進行滑翔，然后在滑翔的過程中再完成切換。

而從航空發動機切換到航天發動機的時候，則基本上是處于升空狀態，這個時候的空天飛機正要從大氣層突破到外太空，而在發動機進行切換的時候，空天飛機就等于完全失去了動力。

這時候，一旦切換的時間過長，空天飛機就會因為重力的緣故而導致上升的速度降低，甚至于還可能徹底失速，最后使得空天飛機開始向下掉。

而這個時候，他們的就很有可能徹底失去對空天飛機的控制，然后導致事故的發生。

所以為了避免這種結果，這一套系統仍然需要改進，從而減少切換所需要的時間。

至于另外一個量子通訊技術，其實早在很久之前，在龐偉院士的帶領下，他們已經實現了從地球表面和人造衛星的長距離溝通，但是顯然，這個技術還并不穩定，同時，也還不能做到在更遠的距離上實現通訊。

而月石司他們那邊很清楚的是，他們要實現的是地月之間的量子通訊。

不過，林曉比他們更加清楚的是，他們要實現地球到火星之間的量子通訊。

而顯然，這些之間的距離，都是一種飛躍式的提升。

2022年的時候，他們實現了100公里的直接量子通信，而這是世界最長的量子信息通訊。

然而地球和月球之間的最短距離，都在36.3萬千米，就更不用說地火之間的距離了，地球和火星之間最遠的距離高達四億千米，而哪怕是最近的距離也有5500萬千米。

顯然，他們現在能夠實現的通訊距離還不夠。

而至于為什么要實現量子通訊，便是為了量子通訊的無延時性。

哪怕是一束光從地球出發前往月球都有一秒多鐘的延遲，就更不用說他們所使用的無線電通訊了。

他們的玉兔二號月球車是在月球背面執行任務的，而因為月球的背面永遠背對著地球，所以這就導致由玉兔二號直接發出來的無線電波，是不可能被地球所接收到的。

因為無線電波顯然不可能穿過月球，然后讓地球表面接收到。

所以這中間就需要鵲橋號月球人造衛星來擔任中繼站，于是乎，中間經過了數個環節，地球想要接收到的話，最快的也需要12秒以上。

而量子通訊就不一樣了，它的傳輸不像無線電波那樣，需要以電磁波作為載體，所以也就不用擔心月球會阻擋信號，而利用量子糾纏的無延遲性，也能夠讓他們幾乎是瞬間就得到信息，讓天體和天體之間的聯系實現沒有延遲。

而這對于他們在執行外太空行動的時候，顯然有很大的幫助。

尤其是他們現在所要面臨的事情。

首先林曉很清楚的就是，他們到時候一旦前往了火星，假如發生了什么危險的話，量子通訊的瞬間通訊優勢就能夠讓他們在危險來臨之際即刻的做出反應。

畢竟，一旦去了火星的話，其中存在的危險性，不管是誰都很清楚，而量子通信一旦搭建起來，無形之中也就能對這種危機感消弭許多，特別是對于未來登上火星的宇航員來說，也算得上是一種心里安慰，畢竟能夠時時刻刻都和自己的家鄉進行聯系。

“那么，現在的問題就是，首先該研究什么技術。”

定光研究所中，林曉思考起了這個問題。

而很快，他便做出了決定。

那就是量子通訊技術。

因為相對于從來都還沒有實現過成功的空天飛機來說，已經有過成功案例的量子通訊，相對來說要稍微好研究一些。

至少他現在是這么認為的。

而空天飛機那邊，要解決的問題大概率又是些什么材料問題，而現在的他，聽到材料問題就能夠感覺到一種無奈。

誰讓這個世界所面臨的所有問題中，幾乎一大半都是材料問題呢。

所以那就先解決一下這個量子通訊問題吧。

至于要如何解決量子通訊問題，林曉很快就想到了一個不錯的助手，龐偉。

雖然龐偉似乎并不知道月石司的事情，不過如果是研究量子通信技術的話，不管有沒有加入月石司，顯然也都是可以研究的。

當然，林曉也沒有忘記詢問一下月石司，有沒有打算讓龐偉也知道月碑的事情，不過月石司這邊倒是拒絕了這個提議，理由是如無必要，盡量不要讓太多人知道月石司。

得到這個回復，林曉倒是也沒有感覺意外，所以也就沒有繼續多問，只能替龐偉可惜一下，不能接觸到這一能夠讓所有科學家都大開眼界的消息了。

當然，也許這個消息在以后也會被所有人都知曉也說不定呢？

不過，這未來會發生什么，就不是他需要考慮的事情了，接下來，他只需要找上龐偉，然后邀請他一起研究量子通訊技術就行了。

于是隨后，他便給龐偉打去了一個電話，而龐偉得知是要研究量子通信技術之后，自然也沒有多說，一口便答應了下來，誰讓他就是研究這個出身的呢。

而由于龐偉所在的量子物理和量子信息研究部在量子信息的研究設施和研究環境上都比較好，所以他們便決定就在這里開展研究，而林曉也將會在近日前往那里。

商量好了各種事情后，林曉便掛了電話，隨后開始做起了前往肥市的準備。

幾天的時間過去，量子物理和量子信息研究部。

“林首席，大駕光臨，有失遠迎啊。”

龐偉看到了從車上下來的林曉后，便笑著迎了上去。

而林曉也笑呵呵地說道：“龐院士啊龐院士，之前被你找去幫忙研究量子計算機，現在也該你來幫我研究研究了。”

龐偉哈哈大笑道：“這當然沒問題，我這個七尺之軀，接下來就交給林首席你來使喚了，叫我做什么我就做什么，正好，自從把乾坤一號給搞出來后，我就基本上閑下來了，也算是給自己放個假。”

林曉頓時就無語了。

好家伙，你放假就放假，然后順便就把我的事情給宣傳出去了？

要不是龐偉的話，航天局的譚金日院士說不定還不會這么快就找上他呢。

最后他只能拍拍龐偉的肩膀，說道：“好，龐院士，這可是你說的啊，我記住了，你的七尺之軀——哦，嚴格來說，應該是你的頭腦，我可是要好好用用。”

“當然沒問題。”龐偉點點頭，笑著道：“當然，不要像曹操那樣借人腦袋一用就行。”

“不要說的那么驚悚嘛。”林曉擺擺手道。

龐偉大笑了幾聲，隨后也不再多說，便帶著林曉走進了他們的量子物理和量子信息研究部。

當然，這里林曉也來過許多次了，畢竟乾坤一號就在這邊，所以他對于這邊的路也算是駕輕就熟了。

就這樣，三拐兩拐的，他們便到了量子通訊實驗室。

“這個實驗室，能夠和咱們全國各地的量子通訊節點進行聯系，現在已經基本覆蓋了全國百分八十的省會城市。”

進入了實驗室后，龐偉便簡單的給林曉介紹了一下這個實驗室的地位。

“厲害。”林曉點點頭，贊賞了一句。

這些量子節點，主要是先通過和天上的墨子號量子衛星進行聯系，然后再由墨子號將信息傳送給其他的量子節點。

當然，這里主要利用的就是量子通訊對信息的保密性，而不是延遲性了，因為從延遲性上來說，直接從威信發個消息過去，都要比這種方式更快。

因為量子糾纏雖然是瞬間完成的，但是解碼的過程卻并不是瞬間完成的，所以最終速度也就并沒有地球上的網絡速度快了。

“還行吧。”

而聽到林曉的贊揚，龐偉只是微微一笑，隨后便說道：“這種距離的量子通訊還不算什么，你想要實現月球和地球之間的量子通訊的話，難度可就是飛躍式的提升了。”

隨后他又好奇地問道：“不過話說回來，林首席，你是怎么突然決定要研究這個東西的？”

林曉“幽怨”地說道：“這可就是你的功勞了，龐院士。”

隨后他便把原因告訴給了龐偉。

龐偉一愣，“航天局譚金日院士聽了我……”

說到一半，他便失笑起來，“這多好啊，林首席，你現在可謂是聲名遠揚了啊。”

林曉翻了個白眼，“現在就是量子通訊技術了，以后還要讓我做什么可都不敢想了，指不定哪一天他們想要改造火星，是不是也得找我啊？”

“能者多勞嘛。”龐偉笑著拍拍林曉的肩膀，隨后便又和林曉走到了實驗室的里面去了。

實驗室里面也有其他人，這些人就是龐偉的量子通訊研究團隊了。

這些人看到林曉后，臉上都露出了激動和崇拜，紛紛喊道：“林首席好！”

“你們好。”林曉也笑著朝他們點點頭。

而這時候其中的一個人又問道：“林首席，你是要帶我們研究地月之間的量子通訊嗎？”

林曉微微一笑，說道：“為什么只是地月，就不能是地火呢？”

“啊這……”

這些人頓時就是一愣，他們居然還要研究地球和火星之間的量子通訊嗎？

這個難度，完全就是數量級別的提升啊。

畢竟一個是三四十萬公里，而另外一個最低可都是5500萬公里，一般的時候都是在1億公里開外，這種難度，不可謂不大。

不過隨后林曉便笑著說道：“當然，我只是告訴你們，要把我們的目標放的更長遠一些，而就現在來說，咱們先就實現一下地月之間的量子通訊就好了。”

聽到這，這些研究人員們這才松了一口氣，然后點了點頭，應道：“是！林首席！”

而這時候，龐偉也走出來笑著說道：“好了，你們啊，想想林首席過去的戰績，就算是真的要搞地火量子通訊，萬一有林首席的幫助，咱們還真的搞出來了呢？”

聽到龐偉的話，這些研究員們一想，似乎也是這個道理啊？

于是乎，他們看向林曉的目光都變得更加熱切了。

嘿，要是真的能夠實現地火之間的超遠距離量子通訊的話，那他們可就厲害了。

林曉好笑地搖搖頭，也不再廢話，隨后便說道：“好了，這些事情咱們就先不說了，我先來講講咱們這個課題的重點吧。”

聽到林曉要說重點了，這些研究人員們便都嚴肅起來，看向了林曉，而包括龐偉也來到了一旁，看向林曉。

“現在咱們實現的量子通信距離十分的有限，相信原因，各位都很清楚。”

“在量子隱形傳態的過程中，我們攜帶了量子信息的量子態會因為受到量子退相干的原因，最終導致我們的傳遞失效。”

“而這種量子退相干效應，在我們的地球表面上是比較強烈的，因為在地球表面上，‘觀察’的效應比較強烈，所以這也就導致我們在地球表面上想要實現量子通訊很困難，需要借助衛星的幫助。”

眾所周知，‘量子’是不確定的，而一被觀察后，其就會坍縮，就像是我們的時間，未來是不確定的，但是當未來變成現在，人類得以觀察，也就變得確定了。

只不過‘觀測者’并不僅僅局限于人，任何事物，只要是可能造成對‘量子’的測量的，就會導致這種量子糾纏消失。

這也可以用來理解量子通訊的保密性，因為在量子通訊的過程中，在發出者發出訊息的時候，合法的觀察者就只有接收者這一方，也就是說只有接收者這一方的‘觀察’，才能得到正確的信息。

而一旦有第三方想要插入這個過程中，第三方的‘觀察’就會導致其量子態發生坍縮，并且因為其不合法性，也就不能得到真實的消息，而原先的發出者和接收者也會因為量子態的變化，而察覺到有第三方嘗試觀測，簡單來說，也就是量子通訊還有反竊聽的功能。

總而言之，其他的觀測，就會導致量子糾纏傳輸的信息不能正常傳輸，甚至會破壞掉這種量子糾纏態。

“所以，我們要做的就是，做出一種能夠減少外界干擾的量子糾纏控制器和觀測器件。”

“這樣，才能讓我們實現更加遠距離的量子通訊。”

林曉說道。

“要如何做到？”龐偉這時候問道：“你難不成要增加更多自由度的隱形傳態？”

“是的，也只有這個方法，才能讓我們的量子隱形傳態更加穩定，所受到的退相干效應更低。”

林曉點點頭，笑著說道。

“但是你也應該知道，增加的自由度越多，實現起來也更加的困難。”

“我當然知道。”林曉點點頭，說道：“我也記得2015年的時候，龐院士你帶領的團隊實現了國際上最高亮度的自旋軌道角動量超糾纏源測量器件。”

聽到林曉提起這個，龐偉就笑了笑，當初他完成的這個項目，可以算是他的眾多成就中，最值得稱道的幾個之一。

因為在1997年第一次實現了單自由度量子隱形傳態之后，他的這一成就則實現了多自由度量子隱形傳態，也就是說可以通過觀測光子的自旋方向和軌道角動量，都可以接收到信息，這也就提高了量子通信的穩定，延長了距離。

而這項成就，也被評價為當年物理學領域十項重大突破中的榜首。

不過就在這個時候，林曉瞇著眼睛說道：“但只是兩個自由度的話，還不夠，自由度有很多，我們需要繼續突破，才能夠真正實現跨星際的量子通信。”

“你難道想要實現三自由度？”龐偉看著林曉的目光，不敢相信地說道。

任何一個自由度的提升，代表的難度都再成指數倍進行擴張。

1997年完成了單自由度的量子隱形傳態之后的18年，他才完成了雙自由度的量子隱形傳態，而且自由度越多也就越難以完成。

如果是三自由度的話，天知道難度會有多高。

然而，這個時候，林曉平靜的聲音想起：“不，我想實現五自由度。”

“自旋、軌道角動量、偏振、波長，以及動量。”

這下，莫說是在場的人了，但凡林曉的這個想法傳出去，量子信息界恐怕都要沸騰了。

因為無疑，想要實現五自由度的量子隱態傳輸，對于當前的量子信息界來說，簡直就相當于在可控核聚變還沒有實現的時候口口相傳的“永遠的五十年”。

基本等同于在說不可能。

在場的人們都咽了咽口水，忽然感到一種亞歷山大，剛才林曉所說的實現地火之間的量子通訊的難度，似乎和這個，難度有點差不多啊？

這要是真的實現了五自由度，他們好像還真就可以實現地火之間的量子通訊了啊？

而林曉看到這些研究員們一副如臨大敵的模樣，最后笑了笑，說道：“大家先別這么擔心嘛，咱們先慢慢來就好了。”

“還有老龐，你剛才可是說，讓我隨便使喚嘛。”

龐偉無奈地搖搖頭，說道：“行行行，哎，可算是讓我上了你的賊船啊。”

林曉哈哈笑了起來，不然的話，怎么讓你體驗一下我當初的感受？

就是有些可惜啊，最初的始作俑者，等離子體所的李剛院士好像已經退休了，不然的話，他還真想什么時候找一個項目把李剛也給拉進去。

心中感慨了一聲，隨后他便說道：“那么，廢話就不多說了，咱們先開始第一項，如何穩定地控制住這些自由度吧。”

而后，他便走到了一旁的小黑板上，找了一支筆，開始在上面寫了起來。

“首先，咱們要先從量子退相干開始討論，要如何應對量子退相干效應……”

隨著林曉在黑板上寫下的式子越來越多，龐偉經過了認真的思考后，最后目光也不由亮起。

似乎……

林曉其實早就有所準備了？

并不是完全想都沒有想就開始干的。

想到這里，他也微微一笑，這樣才是讓他們所有人都信服的首席科學家啊。

隨后示意了一下其他人，讓他們好好的從林曉這里學習一下，而他也拿出了紙筆，開始跟著林曉的步驟思考起來。

而這個關于如何實現星球與星球之間量子通訊的課題，也就此正式開始了。

(本章完)