| 标题 | 量子信道超可加性分析 |
| 范文 | 徐恪 【摘要】? ? 实验结果显示，相干信息零状态，随着量子信道使用次数增加，容量逐渐变成正值。跟普通信道可加性不一样，量子信道具备超可加性统计学特征，也就是所谓“0+0=1”。超可加性实验，从信道容量角度证明，相干信息容易受到设计及装置的影响，难以避免隐变量。显而易见，量子信道存在无法观测残余信息，处于隐藏或背景状态，经过进一步确认，有机会成为另一个版本的微波背景辐射。 【关键词】? ? 超可加性? ? 隐变量? ? 微波背景辐射 引言 量子表示物理量无法继续分割基本单位，不针对任何单一粒子，融入不少数学概念进行物理学研究，描述不确定性离散变化，定义量子化（quantization）其实更合适。以量子科学的一系列学术概念作为支撑点，用发展的态度致敬经典理论，可以归纳出来一个符合客观现实的基本逻辑关系。量子关联（correlations）包含量子失谐（discord），量子失谐包含量子纠缠（entanglement）。只有一部分量子纠缠可以控制，只有一部分可以控制量子纠缠表现非定域性。除了量子纠缠甚至量子失谐等量子关联，仍然存在非常广阔的量子化世界。针对量子信道超可加性（superadditivity）[1]若干研究，有助于发现量子化核心本质，进一步推动信息与通信的未来技术探索。 一、零容量信道实验 实验结果显示[2]，相干（coherent）信息零狀态，随着量子信道使用次数增加，容量逐渐变成正值。跟普通信道可加性不一样，量子信道具备超可加性统计学特征，也就是所谓“0+0=1”。这个量子现象，通过一种特殊的设计及装置（dephrasure）[3]可以实现直接观测。多光子纠缠源，折叠信道，同样的补充信道及远程状态，层析成像仪器。采用量子计算，信道容量[4]代表通过纠错信息数量多少，相干信息类似交互信息。一般认为，由于缺乏超可加性基础理论及实验工具，编码输入疑似存在尚未发现关联，纠缠着量子信道，导致突破数学处理方法界线。 二、超可加性统计学特征 作为未解之谜，既应该优化观测，更应该优化判断。增加使用次数信道容量变成正值，其实包含着一个简单的逻辑。超可加性实验，从信道容量角度证明，相干信息容易受到设计及装置的影响，难以避免隐变量（hidden-variable）[5]。显而易见，量子信道存在无法观测残余信息，处于隐藏或背景状态，经过进一步确认，有机会成为另一个版本的微波背景辐射（cosmic microwave background）[6]。这种残余信息，超越现阶段量子科学相关实验的设计及装置，需要量子继续分割绝对微观层级实现直接观测。残余信息汇聚堆积，数量规模累计达到量子观测允许条件能够间接表现出来。跟残余信息数量规模不存在累计的单次复用信道进行比较，多次复用信道显示超可加性统计学特征。框架式数字化描述“0.5+0.5=1.0”，如果观测到整数，没有观测到小数，偶然列入“0+0=1”超可加性，以此类推。 三、基本结构单位 任何神秘玄幻超自然现象，源于科学领域认识事物的不完整或不充分。局限于量子理论及观测表象，做不到真正诠释零容量信道超可加性。人类对于自然界的观测范围不足5%，超过95%等待着探索发现。宇宙的结构[7]，约68.3%暗能量、约26.8%暗物质、约4.4%轻子、约0.5%重子、辐射等其他成分需要万分位统计。按这一顺序排列，正向连接趋于集合，逆向连接趋于分割。暗物质和暗能量无法观测，属于狭义微观，融入普通世界唯一途径是成为物质和能量的基本结构单位。重子和轻子可以观测，属于广义宏观，物质和能量的普通世界，允许互相转化。之所以暗物质和暗能量不吸收普通世界的物质和能量，估计是环境影响偶然导致单向隔离。仿佛蚂蚁巢穴，猴子肯定进不去，就算猴子吃掉蚂蚁依然如此。划一个重点，超可加性残余信息到底是什么，这种非平衡复杂性肯定不会是纯粹的统计学特征，暂且叫做基本结构单位。 四、新版定义及延伸描述 科学晴空总会飘着两朵乌云，一朵来自宏观，一朵来自微观。进入21世纪，暗物质和暗能量成为宏观的一朵[8]，基因转化密码及非平衡复杂性生物特权成为微观的一朵[9]。两项不同的科学课题，指向相同的客观现实或学术概念，被人类冷落一个世纪的以太（ether）。每当遭遇未解之谜，经常想起来以太，赋予新版定义及延伸描述。这种传统习惯，始于亚里士多德，持续2300多年。当代科学定义暗物质和暗能量的方法，没发现DNA时候定义遗传物质的方法，这些与古希腊人创造以太如出一辙。以太理论其实非常朴素，具体描述比较容易理解，例如不存在超距作用也就是定域论，例如不存在绝对真空也就是实在论。追根溯源，以太是人类最早用来定义客观世界的基本结构单位，即使换一轮名称，改变不了这样的实质。特别有趣的事，环境及偶然的影响[10]，不仅是量子信道的课题，同样是生命进化的课题，实际显示一种非平衡复杂性。 五、 结论 通过分析量子信道超可加性，尝试建立一种新的逻辑，填充宏观与微观之间难以逾越的鸿沟。对于量子科学及信息与通信等相关技术，具备关键性的参考作用。 致谢 徐宗武高级工程师和陶崇尧高级工程师，谨此致以诚挚的感谢！ 参? 考? 文? 献 [1] Smith G， Yard J. Quantum Communication with Zero-Capacity Channels [J]. Science， 2008， 321： 1812-1815. [2] Cubitt T， Elkouss D， Matthews W， et al. Unbounded Number of Channeluses May be Required to Detect Quantum Capacity [J]. Nature Communications， 2015， 6： 6739. [3] Leditzky F， Leung D， Smith G. Dephrasure Channel and Superadditivity of Coherent Information [J]. Physical Review Letters， 2018， 121： 160501. [4] Fukui K， Tomita A， Okamoto A， et al. High-Threshold Fault-Tolerant Quantum Computation with Ana-log Quantum Error Correction [J]. Physical Review， 2017， 8： 021054. [5] Einstein A， Podolsky B， Rosen N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete？ [J]. Physical Review， 1935， 47： 777-780. [6] Penzias A A， Wilson R W. A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s [J]. Astrophysical Journal Letters， 1965， 142： 419-421. [7] Peebles P J E. Seeing Cosmology Grow [J]. Annual Review of Astronomy and Astrophysics， 2012， 50： 1-28. [8] Perlmutter S， Aldering G， Goldhaber G， et al. Measurement of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae [J]. Astrophysical Journal， 1999， 517： 565-586. [9] Cotton R G H， Appelbe W， Auerbach A D， et al. Recommendations of the 2006 Human Variome Project Meeting [J]. Nature Genetics， 2007， 39： 433-436. [10] Ball P. Schr?dingers Cat Among Biologys Pigeons： 75 Years of What Is Life？ [J]. Nature， 2018， 560： 548-550. |
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