量子糾纏與量子通訊 - 電子時報

糾纏的光子也不需要在低溫產生，只需將雷射光經過硼酸鋇這類的非線性晶體，就可以產生一對的糾纏光子，只是每次發生的機率可能是百萬分之一。

中國在量子 ... 智慧應用 影音 DIGITIMES 首頁 未來車產業鏈 蘋果供應鏈 產業九宮格 每日椽真 AIoT 5G 伺服器 CarTech 智慧製造 智慧城市 展會 影音 新創專區 科技網 首頁未來車產業鏈蘋果供應鏈產業九宮格每日椽真產業區域議題觀點科技商情IT應用推薦解決方案 Research AsiaInsight亞洲科技戰情智慧醫療智慧製造智慧家庭物聯網寬頻與無線5GFocusCloudAIFocus電腦運算伺服器行動裝置與應用智慧穿戴CarTechIC製造IC設計顯示科技與應用全球產業數據 智慧應用 首頁報導專題新創專區大肚山產創報解決方案 電子報訂閱 椽經閣 首頁Colley&Friends名家專欄作者群關於專欄 電子報訂閱 活動+ 首頁所有活動DForum研討會 TECH EV ASIA INNOVATIONS RESEARCH OPINIONS BIZFOCUS DBook 量子糾纏與量子通訊 詹益仁 2022-04-15  中國在2016年發射首顆量子通訊衛星—墨子號。

法新社 量子霸權是未來十年以科技為導向的國家間所追求的聖杯，而量子運算及量子通訊為霸權中的兩大訴求。

這兩者的共通性都基於兩個奇特的量子現象，也就是量子疊加及量子糾纏。

這兩種量子現象，與我們熟知的因果律相悖離。

量子疊加在我們那個年代量子力學的教科書都有闡述，也就是量子的世界中，一個因會產生好幾個的果，會出現哪一個果是一個機率的問題。

愛因斯坦是無法接受這種機率性的假設，他說「上帝是不會擲骰子的。

」量子糾纏就更勁爆了，量子糾纏最基本的定義是，兩個以上的基本粒子可以用一個方程式來加以描述。

經歷過糾纏的兩個粒子，就如同是生命共同體，不管是之後身處在不同的時空，只要知道其中一個粒子的狀態，我們就立即能知道另一個粒子的狀態，簡直就是天涯若比鄰。

換言之就是得知A粒子的因，就能馬上知道B粒子的果。

因跟果是可以同時發生在不同的時空中，甚至在某些情況中，果有可能會影響到因，愛因斯坦稱量子糾纏為「鬼魅般的遠作用力。

」因果律的維繫在相對論的詮釋就是光速了，宇宙間任何一種作用力或訊息的傳遞，所發生及產生結果的時間，都不會超過光速。

而量子糾纏的所維繫的作用力卻是超越光速的，這也使得因跟果可以同時發生，甚至於由果導因。

我們在學時的量子力學教科書並沒有討論到量子糾纏，因為相關的實驗證實及理論架構，都是在80年代後所產生的。

量子糾纏就如同平行或多重宇宙中的蟲洞，可以在不同的時空中，過去、現在及未來間來回旅行。

量子運算的優勢在於能夠在海量中的樣品中，快速地找出及歸納最適合的選擇，就如同在戈壁沙漠中，很快地找到你所要的一顆沙子。

現行電腦的運算方式，是一顆沙子一顆沙子，逐步的比對。

量子運算所使用的糾纏粒子為電子，電子具有磁矩，因此可被視為會自己旋轉的電荷，而磁矩具有方向性，所以就定義出自旋往上及往下的物理量。

要發生糾纏的電子，需要在極低的溫度下且近距離，因此不適合於傳輸的用途。

量子傳輸是利用光子作為糾纏的粒子，光子不帶電荷沒有磁矩，但光在行進時，可以定義出水平及垂直兩個偏極化的方向，也就是兩個物理量。

糾纏的光子也不需要在低溫產生，只需將雷射光經過硼酸鋇這類的非線性晶體，就可以產生一對的糾纏光子，只是每次發生的機率可能是百萬分之一。

中國在量子通訊領域是領先的，幾年前所發射的墨子號人造衛星，就成功地向地面的兩個接受站，分別發射出糾纏過的光子。

量子通訊就是利用一系列糾纏的光子，分別傳輸到A/Alice與B/Bob兩個地點或個人，也就是兩本糾纏過的密碼本。

這兩本密碼的內容如何，完全沒有人知道，但是一旦在A打開了密碼本，也就是偵測出光子偏極化的方向，隨即在B處的密碼本，就會根據A的內容而被確定。

換言之就是在當下產生了宇宙間唯二且可互通的密碼本，所以外人是無法從中截取相關訊息。

但是問題來了，密碼本的內容是隨機所產生，如果A想要傳一組訊息給B，A還必須利用現行的通訊系統，傳一系列的更正碼給B，得多一道程序才算完成。

雖然更正碼有可能被截取，但是手中沒握有這糾纏過的密碼本，得到更正碼的資訊也沒有用。

現行的加密通訊技術，利用大質數乘積的分解，可以達到在使用現行電腦運算系統，需耗費相當長的時間才能夠破解的功能。

但是等到量子運算愈來愈成熟，要破解這密碼所需的時間，會大幅度的縮短。

而量子通訊就成為防禦量子電腦的最佳武器，也就成為以子之盾守子之矛了。

量子運算是有其必要性，但是量子通訊是否真有其需要，個人是有點保留。

量子糾纏就像是量子力學中，波跟粒子的雙重性，無法讓人理解。

這些都是在微觀世界中，所產生的奇特物理現象，無法以我們平常認知的語言來描述。

愛因斯坦曾表示，他在思考量子力學的時間千百倍於相對論，但是他還是無法理解。

量子力學大師波爾曾說：「科學家的任務在於如何講述自然，而不是揭露自然的真實本質。

」所以人類面對自然界，不僅是渺小，態度上更要謙虛。

詹益仁 乾坤科技技術長 曾任中央大學電機系教授及系主任，後擔任工研院電子光電所副所長及所長，2013年起投身產業界，曾擔任漢民科技策略長、漢磊科技總經理及漢磊投資控股公司執行長。

作者其他文章 10年後半導體產值破兆　台灣分多少？ 晶片大勢，分久必合、合久必分 卡文迪許實驗室與亨利．卡文迪許 熱門文章 SpaceX成功案例　值得台灣學習 林瑞陽2021/3/3 摩爾定律的華麗謝幕：EUV微影機 詹益仁2020/10/22 何處延攬AI新秀？掌握最新技術趨勢？ 徐宏民2019/10/15 新創團隊 智升科技 偉薩科技有限公司 大數據資料處理加速整合服務供應商 瑞準科技股份有限公司 金屬或其他化學離子感測器供應商 伍碩科技股份有限公司 3D感測應用方案商 達生數據科技有限公司 全球臨床AI運算服務供應商，為醫療保健生態系統提供快速精準的判斷。

推薦活動 西門子線上研討會先進封裝．半導體設計新時代-精彩回顧 MicrosoftOffice365資料保護大健檢