提到“瞬間傳輸”，不少人腦子里會(huì)浮現(xiàn)起《星際迷航》。雖然我們目前離瞬間傳輸人類還很遙遠(yuǎn)，但中國科學(xué)家已經(jīng)借助量子科學(xué)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了地星之間量子態(tài)的“瞬間傳輸”。

　　科幻劇《星際迷航》中瞬間傳送人類畫面。

　　北京時(shí)間8月10日凌晨，世界頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》報(bào)道了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)的兩項(xiàng)最新成果，其中一項(xiàng)就是地星之間的量子隱形傳態(tài)。

　　論文的第一作者、中科大上海研究院任繼剛副研究員向澎湃新聞（www.thepaper.cn）強(qiáng)調(diào)，量子隱形傳態(tài)是利用量子糾纏可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，而不用傳送物質(zhì)本身，遠(yuǎn)距離量子隱形傳態(tài)是未來實(shí)現(xiàn)大尺度分布式量子信息處理網(wǎng)絡(luò)的基本單元。

　　量子糾纏態(tài)：超越光速的傳輸？

　　在一個(gè)月以前，潘建偉團(tuán)隊(duì)曾登上另一頂級(jí)期刊《科學(xué)》的封面。當(dāng)時(shí)，他們創(chuàng)下了世界量子糾纏分發(fā)距離的記錄，達(dá)到1200千米，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)量級(jí)上的突破。

　　量子是物理學(xué)中不可再分的基本單元，由德國物理學(xué)家普朗克在1900年首次提出。比如，光子就是量子性的，不存在“半個(gè)光子”的說法。

　　科學(xué)家們?cè)诹孔拥氖澜缰�，發(fā)現(xiàn)了許多奇妙的現(xiàn)象。其中，量子糾纏就是一種奇妙的表現(xiàn)，愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”。處于糾纏態(tài)的兩個(gè)量子不論相距多遠(yuǎn)都存在一種關(guān)聯(lián)，其中一個(gè)量子狀態(tài)發(fā)生改變（比如人們對(duì)其進(jìn)行觀測），另一個(gè)的狀態(tài)會(huì)瞬時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變，仿佛“心靈感應(yīng)”。比方說，如果一個(gè)光子的偏振態(tài)是“向上”的，那么另一個(gè)光子的偏振態(tài)必然是“向下”的。

　　這個(gè)構(gòu)思源于愛因斯坦（Einstein）、波多爾斯基（Podolsky）和羅森（Rosen）在頭腦里做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此，這樣的一對(duì)粒子也被稱為“EPR”對(duì)。

　　在量子糾纏的幫助下，量子態(tài)的塌縮是瞬間發(fā)生的。這就好比，你去北京出差，打開行李箱一看，只帶了一只左手的手套。那么，你立刻就能知道，落在上海家中的另一只手套肯定是右手的。一個(gè)事件影響的傳播超過了光速，這不符合定域?qū)嵲谡摗＝K其一生，愛因斯坦都認(rèn)為量子力學(xué)是個(gè)不完備的理論。

　　不過，后人在實(shí)驗(yàn)中成功地實(shí)現(xiàn)了量子糾纏， “墨子號(hào)”衛(wèi)星將糾纏光子對(duì)分發(fā)到青海德令哈和云南麗江地面站，更是刷新了量子糾纏的最遠(yuǎn)距離：1200公里。

　　量子隱形傳態(tài)：到底是什么“瞬移”了？

　　這次，潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子糾纏的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，玩了一個(gè)更為匪夷所思的“魔術(shù)”：大變光子。

　　首先，科研人員在西藏阿里的地面站制備糾纏光子對(duì)A和B，將其中一個(gè)光子B分發(fā)給“墨子號(hào)”衛(wèi)星，組成一條隱形傳態(tài)的信道�？蒲腥藛T同時(shí)對(duì)另一個(gè)地面上的光子C和A進(jìn)行一個(gè)操作，稱為“貝爾態(tài)測量”（BSM）。根據(jù)量子的一些基本特性，光子C和A經(jīng)過測量之后，他們的量子態(tài)會(huì)改變，與A處于糾纏態(tài)的B也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。在得到某一個(gè)測量結(jié)果時(shí)，光子B恰好會(huì)變到光子C最初的狀態(tài)。

　　也就是說，一個(gè)與原來的光子A狀態(tài)一模一樣的光子，出現(xiàn)在了衛(wèi)星上，仿佛光子A完成了“瞬間移動(dòng)”。這里面有兩個(gè)值得注意的地方：首先，這并不是光子本身被轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星上，原來的光子A還在地面上，而且狀態(tài)已經(jīng)由于測量而改變了。所以，這中間并不存在“復(fù)制”的問題。

　　即使有朝一日，科技的發(fā)展真的能實(shí)現(xiàn)人類的隱形傳態(tài)，我們也大可不必?fù)?dān)憂世界上存在“兩個(gè)我”的倫理問題。

　　另一方面，在量子隱形傳態(tài)的過程中，信息的傳播并沒有超過光速。如果信息的發(fā)送方想要通過衛(wèi)星這個(gè)中繼站，把手中光子的量子態(tài)傳給另一個(gè)地面站的接收方，那么他們需要通過傳統(tǒng)的通信渠道，比如電話、短信或者互聯(lián)網(wǎng)，溝通貝爾態(tài)測量結(jié)果。

　　“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”

　　1993年，IBM的查爾斯