還記得這樣的場景嗎？電影中，主人公走入一扇「任意門」，瞬間就穿越來到另一個空間……
在量子世界裡，這或許不是幻想。就在今天凌晨，我國發射了全球首顆量子科學實驗衛星。記者採訪了量子衛星首席科學家潘建偉院士、中科院物理所研究員呂力、北京大學物理系教授劉雄軍，帶你一起走進神奇的量子世界。
問：量子究竟是什麼？
答：量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在「半個光子」，同理，也不存在「半個氫原子」「半個水分子」等等。量子世界中有兩個基本原理：
——量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。著名的「薛丁格的貓」理論曾經形象地表述為「一隻貓可以同時既是活的又是死的」。
——量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都「心有靈犀」。當兩個微觀粒子處於糾纏態，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，並做相應改變。
問：世界上真有「絕對安全」的通信嗎？
答：這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光並不影響其他光繼續傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。
量子通信則完全不同！竊聽者如果想攔截量子信號，並對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態。根據量子「測不準定理」，這種破壞必然會被信息發送者和接收者所發現。
是否可以不破壞傳輸的量子態，只截取並複製，再繼續發送？這已被「量子不可克隆定理」完全排除，於是也就保證了量子通信的絕對安全。
問：「量子態隱形傳輸」意味著能實現《星際迷航》裡的瞬間移動嗎？
答：「量子態隱形傳輸」是基於量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸的是粒子的量子態，而不是粒子本身。這種狀態傳送的速度上限仍然是光速，也不是「瞬間移動」。
現在，在光子、原子等層面已經實現了量子態隱形傳輸。電影裡「大變活人」在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影裡人的傳送，不僅需要把人的實體部分的大量原子、分子傳送，並且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現意識和記憶就更複雜了。
不過，隨著科學的發展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現人的量子隱形傳態，到那時星際旅行就不是夢啦。
問：將來機器會不會像《變形金剛》裡一樣被裝上量子大腦，從而取代人類？
答：所謂量子大腦，其實就是當今正在研製中的量子計算機。未來的量子計算機可能會對人工智慧起到極大的幫助，在數據搜索、分析和處理方面提供遠遠超過目前經典計算機的運算能力。
機器人都是預先設置好程序的，而人是有意識和自由意志的。研究發現，人腦中的思維機制與量子疊加、量子糾纏或許存在相似之處。所以也有學者認為，未來可望創造出與人腦一樣運行的人工智慧機器人。真到這種程度，機器與生物之間的界限已經非常模糊。這目前還只是一種暢想，未來究竟怎樣還得拭目以待。
一圖讀懂|量子科技與我們有什麼關係？
來源：新華社
編輯：龔倩 實習生 魏小凡
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