大数跨境

量子力学应用之数字通信的原理

量子力学应用之数字通信的原理 法学生 AI 生产力
2024-09-08
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导读:数字和量子只是中间过程

上期介绍量子物理提到量子计算和量子通讯,其中主要是运用量子纠缠这个奇妙现象。更基础的来看,可能温习一遍数字通信的原理,可以更加直观。


数字通信是利用数字信号在传输介质中传输信息,有下几个关键步骤:

1. **信息源编码**:首先,需要将原始信息(如语音、图像等)转换成数字形式。这通常涉及到采样、量化和编码的过程。采样是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号;量化是将采样值映射到有限数量的值;编码则是将量化后的值转换成二进制数字。

2. **信源编码**:为了提高传输效率,通常会对数字信号进行压缩,以减少所需的比特数。信源编码是一种减少数据冗余和提高数据传输效率的方法。

3. **信道编码**:在传输过程中,信号可能会受到干扰或噪声的影响,导致数据出错。信道编码(也称为纠错编码)通过添加冗余信息来提高数据传输的可靠性。这样,即使部分数据在传输过程中丢失或损坏,接收端仍然能够恢复原始数据。

4. **调制**:为了在特定的传输介质上发送数字信号,需要将数字信号转换成适合该介质的信号形式。调制是将数字信号转换成模拟信号的过程,例如,使用不同的电压水平或光强度来表示二进制的0和1。

5. **传输**:调制后的信号通过传输介质(如电缆、光纤、无线电波等)发送到接收端。

6. **解调**:在接收端,需要将接收到的模拟信号解调回数字信号。解调是调制的逆过程。

7. **信道解码**:接收端还需要对信号进行信道解码,以去除在传输过程中添加的冗余信息,并检测和纠正可能发生的错误。

8. **信宿解码**:最后,接收端对信号进行解码,恢复成原始的数字信息。

9. **信息还原**:将数字信息转换回原始的模拟信息,如将数字音频信号转换回声音,或将数字图像信号转换回图像。

有了数字通信的上述说明,核磁共振成像也很容易类似地去理解,最后呈现的影像其实是先借助量子特征(能级、动量、速度等)传输过去的数字解码出来的性质特征(大小和亮暗)。

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