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在很多科幻電影中,我們能看到將人瞬間傳送到另一個地方的場景。一去十萬八千裡,費時幾乎為零,聽起來就很酷啊。那麼,在現實生活中,這個場景能實現嗎?「瞬間傳送」有沒有什麼可靠的技術支持呢?
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什麼是瞬間移動?
簡單地說,瞬間移動是指將物體傳送到另一個空間,或者自己本身在一瞬間能移動到他處的現象與能力。瞬間移動對於大家來說並不陌生,它經常出現在科幻作品當中。
20世紀30年代,美國作家查爾斯·福特在就曾解釋過瞬間移動,他認為可以通過電場進行瞬移,或是某種未知的場;柯南?道爾的《分解機器》中也曾設想用一臺機器將一個人分解後重新在其他地方裝配起來;去年上映的電影《星際迷航3》中描述的的瞬間傳送系統,是用儀器將人通過無線方式發送到某處,然後再重新組合起來。
《星際迷航》中瞬間傳送人類畫面,圖片來源網絡
「量子瞬間傳送」技術
那麼,現實生活中我們有沒有什麼技術,可以實現瞬間移動呢?1982年,法國物理學家艾倫·愛斯派克特和他的小組成功地完成了一項實驗,證實了微觀粒子之間存在著一種叫作「量子糾纏」的關係。「量子糾纏」最初是由愛因斯坦提出的,他認為,即便相隔很遠,兩個處於糾纏狀態的量子(之間並沒有任何常規聯繫)一個出現狀態變化,另一個幾乎在相同的時間出現相應的狀態變化。
實驗證實,量子糾纏確實存在
「量子糾纏」由此為「瞬間傳送」的理論基礎。1993年,IBM公司由查爾斯·班奈特領導的小組進行了EPR實驗。科學家們使用A、B、C三個原子,任務是把A的信息傳送給C。 第一步,是在B和C之間建立糾纏關係;第二步,A與B建立聯繫, A的信息會轉移到B;第三步,由於B和C是最初糾纏的,因此A的信息現在已經被轉移到C了。注意在這一過程中,原子A內的信息已經被銷毀,同時A並沒有移動到C所在的位置,而B和C的距離在理論上可以無限遠。
最近幾年的相關研究成果,讓大家興奮起來。2015年2月,中國科技大學潘建偉團隊實現「多自由度量子體系的隱形傳態」的成果被發表在《自然》雜誌上。他們進一步發展了「非摧毀性的測量技術」,首次讓一個光子的「自旋」和「軌道角動量」兩項信息能同時傳送。同年,英國《每日郵報》報導,美國國家標準與技術研究所的量子光學專家馬丁·史蒂文斯和相關研究人員成功地將一束光在光纖中「瞬間傳送」了大約100公裡的距離。
瞬間移動能實現嗎?
以上這些研究成果好像讓瞬間移動成為一件可以預見的事。不過,理論是美好的,現實卻是非常麻煩的。
首先,我們必須知道雖然現在在光子、原子等層面已經實現了量子隱形傳輸。不過其傳輸的是粒子的量子態,而不是粒子本身。「量子隱形傳態」並不會傳送任何物質或能量,它與我們一般所說的瞬間移動沒有關係,它既無法傳遞系統本身,也無法用來安排分子以在另一端重組成物體。
另外,人體是一個龐大的系統,我們擁有著數以億計的細胞與分子、交錯的神經網絡以及信息與意識不斷的交換輸出。但如果我們想依託上述的技術原理實現瞬間傳送,就需要將人體進行拆分,得到裡面的原子的狀態,然後再傳送到另一個地方用新的原子進行重組。這裡面存在幾個問題,根據不可克隆原理,我們不可能構造一個能夠完全複製任意量子比特而不對原始量子位元產生幹擾的系統。也就是說,想要製造一個新的你,就必須毀掉本體。但若將原本的你毀掉之後,你就必須在極短的時間內完成傳送,不然你就會死去,最後在目的地重組的也是一個已經死去的你。
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而且,通過儀器來掃描-傳送-重組人體,就必須要對本體進行測量,因為是儀器就會有誤差,何況它要精準地記住3.5×1027個原子(一個體重為70千克的普通成年男性身體所包含的原子量)信息和位置。因此,如果重組時有些信息傳送出現偏差或者錯誤,那麼重組後的「你」還是「你」嗎?
所以,想要在現實中實現瞬間移動,可能性非常的小。當然,當初也有人曾信誓旦旦地說,人類永遠製造不出比空氣重的飛行器,但這並沒有阻擋飛機的誕生。
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本文來源「科普中國頭條創作推送」
作者/艾星雨;
審稿/周堅鑫,地球物理學會;
高佩雯,中科院物理所物理博士