实力打脸:量子隐形传输与“瞬间移动”毫无关系

2016-09-30 17:15:00 来源: 互联网

人们对于“瞬间移动”这样的科技幻能总是怀有好奇心,梦想着有一天能够飞速到达自己想去的地方,随着物理学家和工程师逐步揭开量子隐形传输技术神秘的面纱,大家倾向于将“瞬间移动”等同于“量子隐形传输”,但是本文作者Andrian Cho的答案可能会令大家感到失望了。

实力打脸:量子隐形传输与“瞬间移动”毫无关系

有两个团队已经在量子隐形传输研究领域创造了新的传输记录:利用深不可测的量子力学知识将一个粒子的量子态迅速从一个位置迁移到另一个位置的粒子上。其中一个团队采用这种方法,运用一种光学纤维将一个光子的量子态穿越加拿大西南部的一个城市,卡尔加里,传输到6.2公里之外;另一个团队将多个光子的量子态穿越中国上海,传输到14.7公里之外。

据Nature Photonics今天报道,这两个团队在量子隐形传输领域的突破最终将催生一个牢不可破的量子互联网。但是,量子隐形传输是否会带来其他令人意想不到的裨益?未来,我们真的能利用它在一月一个寒冷的早晨实现“瞬间移动”吗?

我们何时能够利用量子隐形传输技术实现“瞬间移动”?

非常抱歉给出的答案令大家失望,但是,事实是,这种“科技幻能”将永远不能实现。撇去这种技术的名称不说,量子隐形传输与科幻电视系列剧《星际迷航》及其他科幻小说中描述的“瞬间移动”真的一点关系都没有。这种类型的“瞬间移动”通常是分解一个物质对象,通过空间传输分子物质,然后再另一个遥远的地方立即且完美地重组该物质实体。量子隐形传输不分解和重组任何对象,不涉及任何物质的移动。此外,该技术只运用于单一量子粒子层面:光子,电子,原子等。不论怎样,量子隐形传输与“真的”瞬间移动除了名称相同外,再无其他共同点。

倘若量子隐形传输不能移动物体或人,那么这种技术的用途到底体现在哪里?

与将一个远征队送到一个人类未至的星球上如此大的壮举相比,量子隐形传输的“小目标”似乎稍显逊色,不过,却有一种微妙的魔力。量子隐形传输能够立即将一个粒子的量子态传输到任意一个未知的位置,却不传送粒子本身。在某种意义上,有点像按照一个时钟上显示的时间,一模一样地调整远处另一个时钟上的时间。

为何读取一个时钟的时间,之后再另一个时钟上设置相同的时间,能够为我们带来如此大的震撼?

与读取时钟所显示的时间相比,一个粒子,如一个光子,的量子态更为复杂,更为微妙。读取一个时钟所显示的时间,然后,在另一个时钟上设置相同的时间,这种操作简单的不能再简单了,但是,我们无法在不改变一个粒子的量子态的前提下测量其量子态。我们无法将一个粒子的量子态“克隆”到另一个粒子上。量子力学的规律是不允许这样做的。相反,我们需要做的是找到一种方法,将甲粒子的量子态迁移到乙粒子上,而无需测量甲粒子的量子态。按上面提到的“时钟类比”来理解,就好像是在将一个时钟所显示的时间迁移到另一个时钟上,前提是不看第一个时钟上的时间。

如何才能使这种“时钟类比”法成为可能?

这的确有点难。你需要对量子态有些了解,才能更好地理解量子隐形传输。以单个光子为例。光子实质上是一种电磁波,因而,光子能够被“极化”,其电场将呈现水平或垂直分布。在神奇的量子力学中,光子能够同时以两种状态分布——因而,光子能够同时被垂直和水平极化。光子的状态由垂直量和水平量共同决定。

但是,量子隐形传输所涉及的知识并不是这么简单。