量子信道超可加性分析

徐恪

【摘要】? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相干信息零狀態(tài)，隨著量子信道使用次數(shù)增加，容量逐漸變成正值。跟普通信道可加性不一樣，量子信道具備超可加性統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，也就是所謂“0+0=1”。超可加性實(shí)驗(yàn)，從信道容量角度證明，相干信息容易受到設(shè)計(jì)及裝置的影響，難以避免隱變量。顯而易見，量子信道存在無法觀測殘余信息，處于隱藏或背景狀態(tài)，經(jīng)過進(jìn)一步確認(rèn)，有機(jī)會(huì)成為另一個(gè)版本的微波背景輻射。

【關(guān)鍵詞】? ? 超可加性? ? 隱變量? ? 微波背景輻射

引言

量子表示物理量無法繼續(xù)分割基本單位，不針對(duì)任何單一粒子，融入不少數(shù)學(xué)概念進(jìn)行物理學(xué)研究，描述不確定性離散變化，定義量子化（quantization）其實(shí)更合適。以量子科學(xué)的一系列學(xué)術(shù)概念作為支撐點(diǎn)，用發(fā)展的態(tài)度致敬經(jīng)典理論，可以歸納出來一個(gè)符合客觀現(xiàn)實(shí)的基本邏輯關(guān)系。量子關(guān)聯(lián)（correlations）包含量子失諧（discord），量子失諧包含量子糾纏（entanglement）。只有一部分量子糾纏可以控制，只有一部分可以控制量子糾纏表現(xiàn)非定域性。除了量子糾纏甚至量子失諧等量子關(guān)聯(lián)，仍然存在非常廣闊的量子化世界。針對(duì)量子信道超可加性（superadditivity）[1]若干研究，有助于發(fā)現(xiàn)量子化核心本質(zhì)，進(jìn)一步推動(dòng)信息與通信的未來技術(shù)探索。

一、零容量信道實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示[2]，相干（coherent）信息零狀態(tài)，隨著量子信道使用次數(shù)增加，容量逐漸變成正值。跟普通信道可加性不一樣，量子信道具備超可加性統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，也就是所謂“0+0=1”。這個(gè)量子現(xiàn)象，通過一種特殊的設(shè)計(jì)及裝置（dephrasure）[3]可以實(shí)現(xiàn)直接觀測。多光子糾纏源，折疊信道，同樣的補(bǔ)充信道及遠(yuǎn)程狀態(tài)，層析成像儀器。采用量子計(jì)算，信道容量[4]代表通過糾錯(cuò)信息數(shù)量多少，相干信息類似交互信息。一般認(rèn)為，由于缺乏超可加性基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)工具，編碼輸入疑似存在尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，糾纏著量子信道，導(dǎo)致突破數(shù)學(xué)處理方法界線。

二、超可加性統(tǒng)計(jì)學(xué)特征

作為未解之謎，既應(yīng)該優(yōu)化觀測，更應(yīng)該優(yōu)化判斷。增加使用次數(shù)信道容量變成正值，其實(shí)包含著一個(gè)簡單的邏輯。超可加性實(shí)驗(yàn)，從信道容量角度證明，相干信息容易受到設(shè)計(jì)及裝置的影響，難以避免隱變量（hidden-variable）[5]。顯而易見，量子信道存在無法觀測殘余信息，處于隱藏或背景狀態(tài)，經(jīng)過進(jìn)一步確認(rèn)，有機(jī)會(huì)成為另一個(gè)版本的微波背景輻射（cosmic microwave background）[6]。這種殘余信息，超越現(xiàn)階段量子科學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及裝置，需要量子繼續(xù)分割絕對(duì)微觀層級(jí)實(shí)現(xiàn)直接觀測。殘余信息匯聚堆積，數(shù)量規(guī)模累計(jì)達(dá)到量子觀測允許條件能夠間接表現(xiàn)出來。跟殘余信息數(shù)量規(guī)模不存在累計(jì)的單次復(fù)用信道進(jìn)行比較，多次復(fù)用信道顯示超可加性統(tǒng)計(jì)學(xué)特征?？蚣苁綌?shù)字化描述“0.5+0.5=1.0”，如果觀測到整數(shù)，沒有觀測到小數(shù)，偶然列入“0+0=1”超可加性，以此類推。

三、基本結(jié)構(gòu)單位

任何神秘玄幻超自然現(xiàn)象，源于科學(xué)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)事物的不完整或不充分。局限于量子理論及觀測表象，做不到真正詮釋零容量信道超可加性。人類對(duì)于自然界的觀測范圍不足5%，超過95%等待著探索發(fā)現(xiàn)。宇宙的結(jié)構(gòu)[7]，約68.3%暗能量、約26.8%暗物質(zhì)、約4.4%輕子、約0.5%重子、輻射等其他成分需要萬分位統(tǒng)計(jì)。按這一順序排列，正向連接趨于集合，逆向連接趨于分割。暗物質(zhì)和暗能量無法觀測，屬于狹義微觀，融入普通世界唯一途徑是成為物質(zhì)和能量的基本結(jié)構(gòu)單位。重子和輕子可以觀測，屬于廣義宏觀，物質(zhì)和能量的普通世界，允許互相轉(zhuǎn)化。之所以暗物質(zhì)和暗能量不吸收普通世界的物質(zhì)和能量，估計(jì)是環(huán)境影響偶然導(dǎo)致單向隔離。仿佛螞蟻巢穴，猴子肯定進(jìn)不去，就算猴子吃掉螞蟻依然如此。劃一個(gè)重點(diǎn)，超可加性殘余信息到底是什么，這種非平衡復(fù)雜性肯定不會(huì)是純粹的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，暫且叫做基本結(jié)構(gòu)單位。

四、新版定義及延伸描述

科學(xué)晴空總會(huì)飄著兩朵烏云，一朵來自宏觀，一朵來自微觀。進(jìn)入21世紀(jì)，暗物質(zhì)和暗能量成為宏觀的一朵[8]，基因轉(zhuǎn)化密碼及非平衡復(fù)雜性生物特權(quán)成為微觀的一朵[9]。兩項(xiàng)不同的科學(xué)課題，指向相同的客觀現(xiàn)實(shí)或?qū)W術(shù)概念，被人類冷落一個(gè)世紀(jì)的以太（ether）。每當(dāng)遭遇未解之謎，經(jīng)常想起來以太，賦予新版定義及延伸描述。這種傳統(tǒng)習(xí)慣，始于亞里士多德，持續(xù)2300多年。當(dāng)代科學(xué)定義暗物質(zhì)和暗能量的方法，沒發(fā)現(xiàn)DNA時(shí)候定義遺傳物質(zhì)的方法，這些與古希臘人創(chuàng)造以太如出一轍。以太理論其實(shí)非常樸素，具體描述比較容易理解，例如不存在超距作用也就是定域論，例如不存在絕對(duì)真空也就是實(shí)在論。追根溯源，以太是人類最早用來定義客觀世界的基本結(jié)構(gòu)單位，即使換一輪名稱，改變不了這樣的實(shí)質(zhì)。特別有趣的事，環(huán)境及偶然的影響[10]，不僅是量子信道的課題，同樣是生命進(jìn)化的課題，實(shí)際顯示一種非平衡復(fù)雜性。

五、 結(jié)論

通過分析量子信道超可加性，嘗試建立一種新的邏輯，填充宏觀與微觀之間難以逾越的鴻溝。對(duì)于量子科學(xué)及信息與通信等相關(guān)技術(shù)，具備關(guān)鍵性的參考作用。

致謝

徐宗武高級(jí)工程師和陶崇堯高級(jí)工程師，謹(jǐn)此致以誠摯的感謝！

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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