量子纠缠有多神奇？量子瞬间传输技术又是什么？

发布时间：2022-11-26 10:19 所属栏目：16 来源：互联网

导读：近几年，随着量子纠缠效应的不断验证和发展，一个很科幻的名词，量子瞬间传输技术，逐渐被公众熟知，而且，我国在该领域的研究一直是世界领先。瞬间传输？这不是在科幻电影中才会出现的场景吗？现实世界中真的能实现？想要知道答案，我们就要从神奇的量子

　　近几年，随着量子纠缠效应的不断验证和发展，一个很科幻的名词，量子瞬间传输技术，逐渐被公众熟知，而且，我国在该领域的研究一直是世界领先。

　　瞬间传输？这不是在科幻电影中才会出现的场景吗？现实世界中真的能实现？
　　
　　想要知道答案，我们就要从神奇的量子纠缠讲起了。

　　01

　　1935年，在“爱玻大战”中接连失利的爱因斯坦为了证明量子力学的荒谬性，终于抛出一个大招，就是著名的EPR佯谬。
　　
　　EPR佯谬是爱因斯坦联合波多尔斯基和罗森一起发表的一篇论文，论文中描述了这样一个思想实验，假设我们有一对总自旋为零的电子对，然后把它们同时向相反方向发射出去。

　　根据角动量守恒定律，只要两个电子在运动过程中没有撞到其他物体，就一定是其中一个电子的自旋为正，另一个为负。

　　在我们没测量前，根据量子叠加效应，它们的自旋都是处于正负叠加态，但当我们测量其中的一个电子时，该电子会瞬间坍缩成确定态，例如自旋为正，那么另外一个电子也会同时坍缩成自旋为负。

　　如果两个电子分开的距离非常远，那么我们对其中一个电子进行测量，那另外一个电子同样会瞬间坍缩，这不就是瞬间超距作用吗？

　　根据狭义相对论，任何物体的运动速度，包括信息的传输速度都不能超过光速，这不是违背了光速不可超越吗？

　　EPR佯谬可以说是爱因斯坦对玻尔最致命的反击，玻尔足足思考了三个月，才给出一个非常勉强的回答。

　　首先，玻尔认可爱因斯坦思想实验的结果，但并不同意其超光速的结论。

　　玻尔认为，电子A和B因为总自旋为零，所以可以把它们看作一个整体，既然是整体，那么测量其中的一部分A，另一部分B相应的也就会响应，并不存在超光速！

　　玻尔的答案肯定是无法令爱因斯坦满意，但限于当时的实验条件，两人只能各说各的，却无法通过实验验证。

　　之后薛定谔听说了这件事，为这种现象起了个很形象的名字，就是量子纠缠。

　　02

　　在爱因斯坦和玻尔相继去世后，随着实验条件的成熟，科学家们开始做起了量子纠缠的实验，从最初的两个粒子相隔几公里，到最近的一次相隔1000多公里，实验结果完全符合量子力学的预言，也就是说，EPR佯谬变成了真实发生的事情。
　　
　　现今的科学已经完全证实了，一对处于纠缠态的量子，无论它们相距多远，只要对其中的一个粒子进行测量，另外一个粒子也会马上坍缩成确定态，即使相距百万光年，理论上依旧成立。

　　如此神奇的现象，简直就是超强版本的心灵感应，现今科学家们给出的解释，和当初玻尔的解释差不多，认为处于纠缠态的粒子本质上是处于同一个概率波中的，既然是同一个概率波，测量其中的一点，势必会影响到另一点。

　　长达几万光年的概率波，我们无法想象是什么样的，但还有另一种解释，却更荒诞离奇。

　　无论是量子纠缠，还是量子叠加，都和一个我们非常熟悉的概念有关，就是空间。

　　量子叠加告诉我们一个粒子可以同时处于空间中的无数个位置，这不是因为粒子的运动速度快，而是量子本身的属性，而量子纠缠更是超空间瞬间作用。

　　如果我们再继续往下深入思考的话，一个粒子的位置可以同时处于空间中无数个点，那这无数个点会不会就是同一个点呢？相隔遥远的两个粒子可以超距作用，那它们之前的距离会不会只是一种幻象呢？

　　03

　　现在，是时候回到瞬间传输了。

　　这里要注意，单纯的量子纠缠并不能实现瞬间传输，因为在测量前，我们并不知道粒子的信息，它始终处于叠加态，只有我们对其进行测量，叠加态坍缩，我们才能得到确切的信息。

　　简单说，瞬间传输是可以完成，但传输的是不确定的信息，也就相当于没有传输。

　　不过，科学家们想到了一个取巧的方法，就是引入中间粒子，就能完成量子信息的传输，不过这样的传输已经不是瞬间传输了，因为需要宏观传输通道。

　　具体方法是这样的，首先我们需要制备一对处于纠缠态的粒子B和C,把B放在地球上，把C放在空间站。

　　然后把我们需要传输的粒子A和B放在一起使其发生作用，接着对A和B进行联合观测，如此我们就得到了一个AB联合态的观测信息，同时空间站中的C因为和B有量子纠缠，也会坍缩成一个确定态。

　　看到这里你应该已经明白，所谓的量子瞬间传输技术，和科幻片中的瞬间传输还是有差别的。

　　首先，传输速度是无法超过光速的。

　　其次，需要传输的粒子也没有真正传送过去，只是在另一边克隆了一个信息一致的粒子，那么，两个粒子是否完全一样呢？

　　我只能说，从物理学的角度来看待，两个粒子是一样的，这就类似你从网站上下了部热门电影，然后你又把这部电影通过网络传给了你的朋友，本质上，两部电影是完全一样的。

　　重点来了，既然可以传输微观粒子，而我们每个人都是由粒子组成的，那是否可以传输人呢？

　　理论上完全可以，不过实验条件成熟还需要非常久，目前以我们的技术只能传输一些粒子的信息。另外，即使未来实现了人的传输，传输过去的也不是本尊，而是由海量相同粒子组成的“克隆体”。

　　最后的问题，既然可以通过量子信息的传输来传送宏观物体，那么我们真实世界在最底层的构造，是否就是各种信息的集合呢？如果是的话，那我们每个人很可能是虚拟世界的一段复杂代码，也就不足为奇了。

（编辑：ASP站长网）