量子纠缠

郭智毅

这个春节假期虽然只有7天，但还是难免会在家里遇到无聊的时候；虽然《星际穿越》这部神片我在电影院里已经看过两遍，且在第一次观看的时候就弄明白了那些被网络传得沸沸扬扬的“烧脑”桥段，但这并不妨碍一个无聊的人在一个阳光明媚的午后自寻“烧”脑。

只不过这一次，根据自行学习研究的新知识本人发现，库伯一行人是否不必乘坐“永恒号”穿越虫洞去到新世界，而是可以根据量子力学里的量子纠缠现象实现瞬时超远距离传送，一秒必达新世界？

量子纠缠，是量子力学中最重要的概念，量子纠缠理论认为处于纠缠态的两个量子或者两个量子组，无论它们相距多远，它们之间都会相互影响，其中一个量子或量子组的行为会影响另一个量子或量子组的状态，而且是即刻生效。

《神盾局特工第二季》里面的无眼男就是利用量子纠缠原理进行肆无忌惮的瞬间位移的，他可以瞬间去到世界上的任何角落。《星际迷航》里也有类似桥段，联邦星舰企业号上的传送装置可以把人传送到任何位置，这套传送装置甚至可以把人传送到处于曲速飞行状态的飞船上。当然，这些都是影视作品，是编剧对量子力学原理实用化的想象。

量子纠缠现象还有望在未来被运用在量子通信和量子秘钥分配上，这建立在量子纠缠的一个极为优秀的特质上，那就是这两个量子或量子组之间的纠缠状态一旦受到干扰，就会造成失真。通俗来讲，假设我们已经步入量子通信时代，我有一份保密信息通过量子通信技术传输给A君；结果竞争对手试图通过截获通信信息的方式破解我们的通信内容，这一行为会立刻改变处于我和A君处的两个量子组的纠缠状态。我会立即发现通信被人干扰了；A君也会立刻知道通信被人干扰了，且A君收到的保密信息和我原本要发给他的保密信息已完全不同，因为通信两端之间受到干扰，量子纠缠态就会受到干扰，所以A君收到的也只是严重失真的信息；同理，试图截获信息的小人，也永远得不到我原本要发送的保密信息。量子纠缠的这种特质正是未来量子通信技术的优势一一无限极端的保密能力。这一优势正是军队、银行、金融等领域所需的。所以，最近有关量子通信的研究火了起来，而一些涉及量子通信研究的公司的股票也备受关注。

但从另一方面来讲，正是量子纠缠状态被干扰就会失真的现象，导致如果要操纵一对量子纠缠，就需要营造极端稳定、纯净的量子通信环境，这个难度相当之高，以至于目前各大科研机构实现的量子纠缠状态操纵最多也就十几公里，还远未达到上天入地，想传到哪里就传到哪里的程度。

量子传送实物，则是玩转量子纠缠的更高境界，都出现在科幻片里。同样，量子实物传送也会受到干扰：《神盾局特工第二季》里面的无眼男在受到特工菲兹制造的信号干扰之后，就无法顺畅地来无影去无踪了，最终撞向了“枪口”。

所以，我认为大概《星际迷航》设定的时代，人类应该已经搞定稳定、纯净的量子传送环境这一难关了。而《星际穿越》设定的时代，人类还未搞定量子传输的关键技术，也就是在库伯跌入黑洞进入五维空间之后，才开始明白用引力也可以穿越时空传输量子信息。但当年他从地球出发的时候（大约在地球年30多年前吧），肯定是没有量子传输技术的，所以还是需要乘坐“永恒号”慢慢来。

而我们这个时代，连通过自转营造一个G重力加速度的“永恒号”都没有，所以，春节假期结束了还是乖乖上班去吧。