瞬间传输成为现实？光速：不能比我快

mulunbo

科幻剧《星际迷航》中，宇航员在特殊装置中平静地说出一句“发送我吧（Beam me up）”，就能被瞬间转移到另一个星球。小说《三体》中，经过维度展开后改造的智子，可以无视时空限制的实现瞬时通信。
瞬间传输与通信技术常常出现在各类科幻作品，量子通信出现后，一直被称为可以将这一科幻变成现实的前沿科技，那么量子通信中是否真的存在能实现“瞬间传输”的科技呢？

▲科幻剧《星际迷航》中瞬间传送人类画面


量子隐形传态是量子通信的一种重要方式，它可以完全以量子的形式传输数据，而它的核心原理，正是大名鼎鼎的“量子纠缠”。
量子纠缠指的是，当两个粒子相互作用时，它们会发生纠缠，从而使得它们的量子态相互关联，即使相隔很远。一对纠缠粒子对仿佛天生拥有心灵感应能力的双胞胎，不管相隔多远的距离，当你去观察（测量）其中一个的状态时，就会瞬间影响另一个的状态。

量子隐形传态就是利用了量子纠缠的原理，首先创建纠缠光子对，然后将其中一个光子发送给数据发送者（Alice），另一个发送给接收者（Bob）。当Alice收到她的纠缠光子时，她让它与一个状态未知的“记忆量子位”相互作用，这一量子位保存着她想要传输给Bob的数据。这种相互作用改变了她的光子的状态，而且由于Alice的光子与Bob的光子仍然存在纠缠，这种相互作用也会瞬间改变Bob光子的状态。这一系列操作，会将 Alice 记忆量子位中的数据从她的光子“瞬间传输”到 Bob 的光子中，也就是说，从量子层面让“瞬间传输”成为现实——当然“瞬间传输”仍然要遵守物理规律，一切信息的传播速度不能超光速。
虽然量子纠缠是不携带信息，而且完全随机的过程。当记忆量子位的数据通过量子隐形传态的方式“瞬间传输”到Bob的光子中，Bob观测光子的状态并获得信息仍需要通过传统的、低于光速的信息传递方式。

除了量子隐形传态之外，量子密钥分发也是量子通信的重要方法之一，它利用了量子的不可复制性以及测量的随机性来生成量子密码，从而给传统的数字通信添加一把“量子密码锁”，有效保证了通信的安全性。