光信号的定域性对量子通信理论的影响

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量子通信是近二十年来兴起的新型通信方式,理论上,它具有经典通信无法比拟的保密性和高效性,是现在国际上的一个研究热点。量子通信领域内的研究主要包括量子隐形传态、密集编码和远程传态等,它们的一个重要基础是量子纠缠效应。而量子纠缠效应具有非定域性,这与相对论的定域性要求是不相容的,意味着量子通信理论与相对论存在着冲突。  坚持光信号的定域性,消除量子通信理论与相对论的冲突,就要给量子纠缠现象找到一种可能的定域性解释。由于量子纠缠的非定域性通常是通过贝尔不等式的违反来判定的,因此,本文重新审视了贝尔不等式的推导,发现它的推导前提之一的“实在性”假设本身与量子力学不确定原理是相冲突的,这意味着将贝尔不等式的违反作为对定域性的否定是不充分的。在改变“实在性”前提后,定域隐变量理论对纠缠关联的预测也可以得到与量子力学相符的结果,证明了贝尔不等式的违反不能作为对定域性的否定。量子纠缠效应可以解释为一种对称现象,并且借助“整体性”——微观粒子的某次测量结果不是由某个单一的“实在性元素”决定,而是与粒子的整体都是相关的这一假设,消除了“实在性”假设与不确定原理的冲突。依据“整体性”假设和对量子纠缠的对称解释也解释了GHZ定理和Hardy定理。  随后,文中对应用量子纠缠效应的多个光学实验,如延迟选择实验、双光子四阶干涉实验、量子橡皮擦实验从定域性进行了解释,这些实验也是许多应用量子纠缠效应的通信方案的基础。最后,从定域性的角度对应用量子纠缠的通信方案进行了举例说明。
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