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【有問有答】科幻電影中的隔空傳物可行嗎?

2019-06-12
■量子糾纏測試設備■量子糾纏測試設備

真空確實並非是一片虛空,實際上其中不斷產生並湮滅大量的正負電子對。

在科幻電影中經常會出現隔空傳物的神奇之舉,把信息、實物甚至人,瞬間傳送到另一個空間甚至時間。這些技術將來能夠實現嗎?

量子通信中,有一個十分強大而又完全不同於經典的概念,那就是量子糾纏態。兩個以上的光量子構成了糾纏態,其行為不可思議,愛因斯坦曾稱之為「遠距作用的幽靈」。糾纏茠漱@對光量子雙胞胎,好像機器中發射出來的一對骰子。這兩個骰子分別朝兩條路射出,它們互相分開愈來愈遠,可以遠到互相間隔許多光年。但是,無論它們相距多遠,這一對雙胞胎似乎總能立即互相感應、互相關聯。每個骰子在其各自的路徑上不停地隨機滾動,呈現一連串的1到6之間的隨機序列,每個數值出現的概率為六分一。但奇怪的是,無論它們相距多遠,兩個骰子總是顯示出相同的數值,似乎有一種詭異的、無形的心靈感應傳遞在兩個互相糾纏的粒子之間。

量子糾纏這種詭異的遠距離作用,用於量子通信是再好不過了。科學家不僅這麼想了,還真的這麼做了。我們知道,因為未知的量子態不可複製,使得量子通信具有極大的優越性,保證了通信的安全。但是,也由此而為它在通信上的真正應用設置了障礙。量子通信中使用的量子比特,就是一種量子態。在我們現代社會鋪天蓋地的通信網中,每秒都在複製、傳輸茪悀撘あr量級比特的信息。而量子比特怎麼辦呢?連複製都不行,如何傳輸呢?聰明的科學家總能想出一些竅門,不能克隆沒關係,我們照樣傳輸它們!這就是近年來在這個行業內熱門的話題,叫作「量子態隱形傳輸」。

隱形傳輸的理論設想,是由美國IBM研究中心的研究員貝內特等人最先提出來的:將一個未知量子態的完整信息,通過兩個獨立通道(經典和量子)的合作,發送出去,在新的遠離發送處的位置重新組合後,產生一個在發送過程中被破壞了的原始量子態的精確副本。因此,所謂隱形傳送是指脫離實物的一種「完全」 的信息傳送。傳送的僅僅是原物的量子態而不是原物本身,傳輸過程中,糾纏態的非定域性起茼傶鰣垠n的作用。

量子隱形傳輸與科幻中的隔空傳物是不同的兩碼事,將來如何發展呢?讓我們拭目以待。 《十萬個為甚麼(新視野版) 物理 II》■香港教育圖書公司

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