量子糾纏能實現瞬移？是科學，還是謠言？_風聞

作者：吳興川

説起瞬間移動，歐美科幻愛好者腦海裏，會浮現出《星際迷航》中的光波傳送系統，而和我一樣看《七龍珠》長大的小夥伴們，一定會想起孫悟空那個，把手指往頭上一放，瞬間移動到遙遠宇宙角落的經典畫面。

第一次看七龍珠或者星際迷航的時候，相信很多年紀尚幼的小夥伴都曾經有過這個念頭：我要是也能這麼瞬間移動，那該有多好！

那麼問題來了。

瞬間移動，僅僅是科幻嗎？

某種程度上，瞬間轉移是有科學依據的。前提是，瞬間轉移的速度不能超過光速。

科學上已經實現的瞬間移動技術，我們稱為量子隱形傳態。

量子隱形傳態指的是利用“量子糾纏”技術，藉助衞星網絡、光纖網絡等經典信道，傳輸量子態攜帶的量子信息。

先解釋一下，什麼是量子糾纏。

1935年，愛因斯坦、羅森和鮑里斯·波多爾斯基合作撰寫了一篇論文。因為這篇論文，三位作者被合稱為EPR。在這篇著名的論文中，EPR提出，量子力學允許相距遙遠的物體之間存在某種奇特的關聯，即糾纏。

比如，在實驗室中製造出一對電子，它們的總角動量為零。什麼意思呢？就是説，一個電子的自旋和另外一個電子的自旋方向平行，但完全相反。

那麼，無論我把這對電子放在多遠的距離，它們的總自旋，總是等於零。

也就是説，如果你觀測其中一個電子，發現它的是自旋向上的，那麼，另外一邊的電子，一定是自旋向下的。

而且，其中任意電子的狀態是隨機分佈的，每次觀察時，有時候自旋向上，有時候自旋向下，但無論你觀察時它處於什麼狀態，另外一個電子的自旋總是和它相反。

我們把這對具有不受距離限制關聯的電子的狀態，稱為量子糾纏。

愛因斯坦把這個不可思議的糾纏，叫做幽靈般的超距作用。

雖然理論上感覺不可思議，但量子糾纏的真實性，是切切實實被實驗驗證了的。它可以存在於電子之間，也可以存在於光子或其他粒子之間。

2017年6月16日，量子科學實驗衞星墨子號首先成功實現，兩個處於糾纏態的光子被分別發送到相距超過1200公里的距離後，仍可繼續保持其量子糾纏的狀態。

那量子糾纏是怎麼樣和量子瞬移聯繫起來的呢？

因為量子糾纏是非定域的，兩個糾纏態的粒子無論相距多遠，測量其中一個的狀態必然能同時獲得到另一個粒子的狀態，所以科學家自然而然地就會想到，是不是能利用量子之間這種跨越空間的糾纏態，用來進行信息傳輸，甚至用來傳輸實體呢？

然後，科學家開始致力於對量子傳輸，也就是量子隱形傳態的研究和驗證。

1997年，奧地利蔡林格科學小組成功地把一個光子的任意偏振態，完整地傳輸到另一個光子上，這是科學家首次完成了量子隱形傳態的原理性實驗驗證。

值得一提的是，我國在量子領域的研究處於世界先進水平，2017年，潘建偉團隊利用墨子號衞星首次實現了從地面到衞星的量子隱形傳態。

説的這裏，肯定會有小夥伴説，哇好厲害，那是不是説，未來的某一天，我們也可以像孫悟空，嗖地一下，就瞬間移動了呢？

目前來説，幾乎不可能。

這項技術之所以叫做量子隱形傳態，是因為這項技術傳送的，並不是實體，而是信息，而且是量子之間的信息。

怎麼解釋呢？

比方説，我們把兩個處於糾纏態的量子分別放在距離較遠的兩個地方，然後通過量子傳輸的方式，讓量子C和量子A作用，把量子C的狀態從量子A的位置傳輸給量子B，使得遙遠的量子B，呈現出量子C的狀態。

有人説，那實體不也是由量子構成的嗎？比如人體，只要把構成人體的所有量子的狀態信息，傳輸給另外一個地方，不就可以實現瞬間移動了嗎？

從理論上來説，這種可能性確實存在，但實際操作則難度極大。

首先，如前所述，量子隱態傳輸傳送的是信息，而構成人體的量子，從數量上來説是極其巨大的，其承載的信息之豐富，更是難以想象，要傳輸如此龐大的信息量，幾乎不可能實現。

其次，只有已經處於糾纏態的兩個量子，才能進行隱形傳態，如果你想實現瞬間移動，就需要在目標區域，預先設置好和你本人的量子處於糾纏態的量子，然後進行信息傳輸，而不是理想中的，想到哪兒就到哪兒。

最後一點，瞬間移動，其實並不是真的瞬間。

在劉慈欣經典著作《三體》裏，有這樣一個情節，三體星的科學家，把兩顆處於糾纏態的質子分別放置於三體星和地球，而這兩顆質子可以瞬間進行通信。

從科學上説，這個設定違背了愛因斯坦的光速不變原理。

怎麼理解呢？

雖然兩個糾纏的粒子能夠在無論多遠的距離同時表現出“糾纏中”的狀態，但僅靠量子糾纏是無法完成信息傳輸的。

為了傳遞信息，依然需要藉助經典通信的信道，而經典信道無法超越光速，從而使得量子糾纏傳遞信息不能超越光速。

通過這張圖，我們可以比較直觀地瞭解糾纏的粒子是如何藉助經典信道傳遞信息的。

量子隱形傳態示意圖

所以，處於糾纏狀態的一對粒子可以建立一個量子信道，但如果這對糾纏的粒子之間要彼此傳遞信息，則需要低於光速的經典信道輔助傳遞信息，才能還原出真實的量子態，也就是説，量子隱態傳輸的速度，最快也就是光速，而不是瞬間完成。

不得不説，量子力學這門科學，近些年被某些人過度地神秘化甚至玄幻化，彷彿量子力學已經無所不能，其實並不是這樣的，雖然量子物理相比經典物理具有很大的顛覆性，但同樣是有其所遵循的嚴格物理規律。

所謂的玄學、神秘學，只會讓世界越來越模糊，而科學，則會讓世界變得越來越清晰。

注：本視頻/文特別感謝量子物理專家張文卓老師的專業指導。

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