量子传输物体可能吗
1. 未来量子技术能实现物体瞬间移动吗,或者说无损复制
2016年8月16日,世界首颗量子卫星“墨子号” 成功发射,预示着我国在实现物体瞬间移动的古老神话中的超能力,正在逐步走进现实。这是足以让我们中华民族自豪的伟大成就。
如果你能拥有一项超能力,你会选择什么?相信“瞬间移动”会是不少人儿时的梦想。这种超能力在物理学上并非不可能。如果我们能够对构成物体的每一个粒子进行测量,然后在目的地用同样的粒子完全复制其状态,就可以得到一模一样的物体。如今,中国科学家在这项技术上取得了重大突破。
今年2月26日,《自然》杂志发表封面文章,介绍了中国科技大学潘建伟项目组的“多自由度量子体系的隐形传态”研究。通俗地说,这一技术可以让科学家在异地瞬间获知粒子状态,从而开启了瞬间传输技术的大门。
5日的政协小组会上,全国政协委员潘建伟用一个比喻向《科技日报》解释了这项研究:“从合肥带到北京一个保险箱,钥匙忘带了。于是我请合肥的同事测量一下钥匙,告诉我;我在北京复制它。”
理论基础:量子纠缠
要想弄清楚“量子隐形传态”的原理,就绕不开“量子纠缠”的概念。量子纠缠是指相距遥远的两个量子所呈现出得关联性。科学家早就发现,处于特定系统中的两个或多个量子,即使相距遥远也总是呈现出相同的状态,当其中一个量子状态改变时,其他量子也会随之改变。
爱因斯坦曾把量子纠缠称为“鬼魅般的超距作用”,不过观察者网曾经报道,科学家如今认为,量子纠缠其实也是需要信道的,潘建伟教授的项目组2013年也测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。
这就是量子隐形传态的理论基础。在量子纠缠的帮助下,带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制,因此就相当于科幻小说中描写的“超时空传输”,量子在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方神秘地出现。
技术突破:非摧毁性测量
但想测量一下光子,再让远方复制,实现起来是非常困难的。由于太小,光子“一触而溃”,再精细的测量也让它面目全非。
中科大网站介绍说,1997年,国际上首次报道了单一自由度量子隐形传态的实验验证,该工作随后与伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等影响世界的重大科技成果一起入选了《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。
然而,以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限,即只能传输单个自由度的量子状态,而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质,即使是一个最简单的基本粒子,如单光子,它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。
潘建伟对科技日报介绍说:“测量一个自由度,不干扰其他自由度,很困难。好比测量身高,尺子一拉,体重就受了影响。”
中科大此次就是进一步发展出了“非摧毁性的测量技术”。经过多年艰苦努力,研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件,突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限,搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,从而首次让一个光子的“自旋”和“轨道角动量”两项信息能同时传送。
1993年,美国的物理学家设想出了利用量子纠缠实现量子隐形传态的方法。根据他的方案,奥地利的研究小组于1997年首次成功利用光子完成了量子隐形传态实验。2012年,同样由奥地利等国家参与的国际研究小组在大西洋的岛屿之间创造了143公里的隐形传态历史最远纪录。
2. 量子态隐形传输到底传输的是信息还是真实的物体
量子:类似中子、抄质子、电子、光子的微观粒子。
量子态:量子的状态,可以当成是一种信息、数据。
量子态隐形传输:传输的是量子态,不是量子本身。但传输结束后,原来的粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。
所有宏观物质都是由各种粒子组成的;量子态被传输,也就意味着物质的性质可以被传输;物质的性质可以传输,也就意味着物质可以传输。所以理论上来讲,宏观物体也是可以被传输的,包括人。
当然,中国此次传输实验成功的主要意义在于数据的传输而不是物质的传输,这仅仅意味着我们距离量子计算机更近了一步,而距离传输宏观物体还很遥远。
3. 如果量子能瞬移,那么能不能实现物质传送呢
在我们现在所生活的这一个物质宇宙中,有着很多的东西等待着我们人类的探索,例如宇宙究竟有多大,而我们人类距离整个银河系的中心距离究竟有多远,这都是困扰我们人类的问题,但我们相信总有一天我们人类会突破这些科技文明的限制,来了解其中的重要科技奥秘。特别是现在的量子学说是我们很多物理学家在探讨的重要科研项目。如果量子能够实现转移,那能不能实现物质的传送?答案是可以的。其中的原因有以下几点。
三、我们该如何量子实现瞬移。最后一点就是我们该如何让量子实现瞬移,这是困扰许多科学家的难题。毕竟现在我们关于物质间的瞬移都是非常的困难,更别说量子领域的一个发展前景。
4. 有没有可能通过量子纠缠来进行星际通讯
科学家能够将光数据包通过光纤瞬间传送至100公里之外,这项研究具有重要意义,该方式能够更加安全地传输信息,其中包括地球和太空飞船之间的通讯。
量子隐形传态依赖于一种叫做“量子纠缠”的现象,它将在原子之间建立连接,将信息发送至其它遥远的距离。著名物理学家爱因斯坦称该现象为“超距离幽灵作用”。
美国国家标准与技术研究所最新研究显示,目前能够瞬间传送光粒子至之前纪录的4倍距离,达到100公里。美国国家标准与技术研究所量子光学研究员马丁-史蒂文斯说:“令人兴奋的是,我们能够在如此远的距离实现量子隐形传态。”
研究人员强调称,这项实验从根本上不同于《星际迷航》中的传送装置,当前这种瞬间传送装置是将物质转变成信号进行传输,之后在其它位置再将信号还原成为物质形态。
专家认为,未来瞬间传送技术需要将人类立即传送至另一个地点,而人类瞬间传送的实现仅是一个时间问题,最终我们将实现宇宙空间的瞬间传送。
5. 实现量子隐形传输和隔空传物可能么
是不可能的
弥天大谎:科学家实现量子隐形传输和隔空传物
国家科技部973项目“量子通信和量子信息技术”首席科学家郭光灿院士在担纲写的“爱因斯坦的幽灵—量子纠缠”中写道:“如果对其中的一个粒子进行测量,另一个粒子将会瞬时“感应”到这种影响,并发生相应的状态变化,无论它们相距多远。”,还写道:“1997年,奥地利因斯布鲁克大学由塞林格领导的一个实验小组首次实现了光子的量子隐形传态,即将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子。目前,物理学家们在实验室中已实现了光子之间(距离超过600米)、光与原子之间、以及原子与原子(距离约1米)之间的量子隐形传态。可以预计,实现更大尺度的原子和分子的量子隐形传态也已为时不远。”奥地利泽林格教授估计“也许一千年后真的能够远距离转移一只咖啡杯。”中科大潘建伟教授说:“也许在某个世纪,真的能够传输人类本身,就像《星际旅行》中的科学幻想。”最乐观的是,美国《福布斯》杂志对20年后新职业预测中有隔空传物专家一项,写道:“想象走到街区尽头的隔空传物站,拆毁身体,接着就在上班处出现。汽车不会有了,汽车修理工不需要了,加油站服务员不需要了,基于隔空传物器的全新经济可能发展起来。”
最近,潘建伟团队在《自然》上发表论文“实验的自由空间量子隐形传输”,中科大新闻网转载的标题
为:“[新华网]我国科学家首次实现远距离自由空间量子态隐形传输,为全球化量子通信奠定基础。”另有许多衍生的新闻标题,像“科学家实现隔空传物”。消息一出,反映强烈和纷纭,正面的有:“祝贺你们,中国人的骄傲”,“中国科学技术大学是中国科研能力最强的大学”,“向合肥微尺度国家实验室致敬”,“谨向潘建伟教授、郭光灿院院士等致以最崇高的敬礼!”,“终于走在前面了”,等等;反面的有:“这也敢拿出来,你真以为人都傻了吗?”,“假的,不可能”,“伪科学”,“忽悠,接着忽悠”,“刘谦的魔术”,“是不是又吹牛啊”,“中国又开始出新的气功大师了”,“我宁可相信河南有虎,这个决不信”,“见鬼了吧”,“愚人节?”,等等。潘建伟团队的实验主要目的有两个:(1)证明隔空鬼魅作用确实存在,说明爱因斯坦错了;(2)证明隔空传物原则上是可能的,说明自然界就是那么神奇。
这里不是讲量子力学及其含义的地方,只能杜撰一些故事,下面的前三则是隐喻量子纠缠的真相,说明隔空鬼魅作用不存在,后二则是隐喻量子隐形传输的过程,揭示这种传输的虚伪性。