量子纠缠如何实现通信？( 二 ) _量子纠缠

未翻牌的光子才是好光子，翻过牌就只能扔了，然后再制造一对纠缠光子，再发射，直至接收成功为止。
确定双方都拿到牌了，接着，用特定方法测量纠缠光子，相当于“翻牌”，一旦测量得到一个状态，那么另一端的光子也会瞬间变成与之对应的状态。这样，一个信号就算传输完成了。比如这边测量得到1，那边就肯定是0 。
然后就不断发牌，不断翻牌，不断剔除无效牌。问题来了，因为翻牌前自己也不知道什么牌，所以翻牌后得到的是无规律的信息，比如“小、是、才、学、天、僧” 。
那怎样才能把无意义的信息变成有意义的？需要一组编码！
某一方根据自己翻牌的情况编码，再把编码规则用传统方法发送给另一方，比如“1、4、6、2、5、3” 。注意，这是用传统方法发送的。
【量子纠缠如何实现通信？】接收方按照这个顺序，把原本没意义的信息按编码排列，得到一个惊人的事实：小学僧是天才！
通信完成。

注意，量子通信要依靠传统通信才能完成。整个过程中，“小是才学天僧”这个随即的信息是通过量子通信（即量子纠缠）完成的，无法破译，但编码“146253”是通过传统通信完成，可以被监听，只不过仅仅一个编码被截获毫无意义。
有规律的信息可以被截获，不能被截获的信息没有规律，但把这两者结合就能完成量子通信，没看明白的回头再捋一遍。
纠缠光子量子卫星通信的难点在于“制造纠缠光子”和“探测纠缠光子” 。
光子的发射方向性很强，不像电磁波是巨大的扇形，所以需要对准接收器。说实话，我到现在都在疑惑，这是如何做到的？你想想，墨子号卫星的速度大约8km/s，在500km高空，同时向相距1200km的青海德令哈站和云南丽江高美古站发射光子，卫星上的纠缠源载荷每秒产生800万个纠缠光子对，地面站以每秒一对的速度从中分辨出谁和谁是纠缠态。
有人打了个比方：从万米高空飞行的飞机上，不断把上亿个硬币准确投入持续旋转的储蓄罐狭小的投币口中，你还得在相距上千公里的两地，找出哪两个硬币属于纠缠对。
科学史上有许多乌龙事件，意呆利曾在LHC上发现过超光速，美日德的科学家也曾宣称实现了“冷聚变”（不知道聚变意义的同学出门左拐《核弹从良记》）。不过，中国这次量子通信怎么看都不像是乌龙……好吧，我认个怂：太过先进，无法描述。

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相比来说，“制备纠缠光子”这事看起来就和燧木取火一样简单了。看过一篇潘建伟老师的博士的文章，关键词：非线性晶体BBO偏硼酸钡。当光子打在BBO晶体上，有一定比例的光子被劈成两半，这两个光子的极化方向是相互垂直的。

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所谓的极化方向可以理解为光子振动的方向。我们知道光是一种电磁波，是波就有振动，有振动就有方向，所谓纠缠光子，就是一个竖着振动，一个横着振动，一个代表1，一个代表0 。“翻牌”前，不知道谁是横的，谁是竖的，翻牌之后发现自己是竖的，那么对方就是横的，以此代表信息里的1和0 。
材料制备才是真正的核心科技，这个晶体貌似中国最拿手，这也是量子通信领先各国的根本保障。
光子劈开前是这样的：

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劈开后形成纠缠光子：

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“光子”可以理解为“光束”，光束就是一堆堆的光子，量子通信在形式上和手电筒打信号差不多，你在太空亮手电筒，我在地面数几长几短。所以量子通信的弊端非常明显，比如，光信号的损失，此前国内外地面实验的量子纠缠分发距离一直停留在百公里量级。再比如，白天背景光线强烈，只能在晚上打信号，遇到雨天雾霾也不行，必须在晴天打信号。还比如，卫星与各地面站距离很讲究，打信号的时间窗口目前只有300秒。总的看来，量子通信离成熟应用还是有点距离。
量子光纤光子可以用卫星传播，也可以用光纤传播，这方面的应用其实已经很多了。2004年，奥地利银行利用量子通讯技术，把一张重要支票被从市长处传至银行，2007年，瑞士全国大选的选票结果也采用了量子通信技术。虽然有点扯蛋，但也说明量子通信并没有想象中那么科幻，可以搜索《量子通信网络发展概述》这篇文章，把各国情况罗列了一遍。