什么是量子瞬间传输技术?看完你就懂了
如果你能拥有一项超能力，你会选择什么？相信“瞬间移动”会是不少人儿时的梦想。这种超能力在物理学上并非不可能。如果我们能够对构成物体的每一个粒子进行测量，然后在目的地用同样的粒子完全复制其状态，就可以得到一模一样的物体。如今，中国科学家在这项技术上取得了重大突破。今年2月26日，《自然》杂志发表封面文章，介绍了中国科技大学潘建伟项目组的“多自由度量子体系的隐形传态”研究。通俗地说，这一技术可以让科学家在异地瞬间获知粒子状态，从而开启了瞬间传输技术的大门。5日的政协小组会上，全国政协委员潘建伟用一个比喻向《科技日报》解释了这项研究：“从合肥带到北京一个保险箱，钥匙忘带了。于是我请合肥的同事测量一下钥匙，告诉我；我在北京复制它。”理论基础：量子纠缠要想弄清楚“量子隐形传态”的原理，就绕不开“量子纠缠”的概念。量子纠缠是指相距遥远的两个量子所呈现出得关联性。科学家早就发现，处于特定系统中的两个或多个量子，即使相距遥远也总是呈现出相同的状态，当其中一个量子状态改变时，其他量子也会随之改变。爱因斯坦曾把量子纠缠称为“鬼魅般的超距作用”，不过观察者网曾经报道，科学家如今认为，量子纠缠其实也是需要信道的，潘建伟教授的项目组2013年也测出，量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。这就是量子隐形传态的理论基础。在量子纠缠的帮助下，带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制，因此就相当于科幻小说中描写的“超时空传输”，量子在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。技术突破：非摧毁性测量但想测量一下光子，再让远方复制，实现起来是非常困难的。由于太小，光子“一触而溃”，再精细的测量也让它面目全非。中科大网站介绍说，1997年，国际上首次报道了单一自由度量子隐形传态的实验验证，该工作随后与伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等影响世界的重大科技成果一起入选了《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。然而，以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限，即只能传输单个自由度的量子状态，而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质，即使是一个最简单的基本粒子，如单光子，它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。潘建伟对科技日报介绍说：“测量一个自由度，不干扰其他自由度，很困难。好比测量身高，尺子一拉，体重就受了影响。”中科大此次就是进一步发展出了“非摧毁性的测量技术”。经过多年艰苦努力，研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件，突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限，搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台，从而首次让一个光子的“自旋”和“轨道角动量”两项信息能同时传送。据中科大新闻网报道，该实验成果得到了《自然》杂志审稿人的高度评价，他们一致称赞该工作“绝对新颖、重要，处于当前量子光学和量子信息领域的最前沿，可以认为是一个伟大的成就”、“在1997年单个自由度量子隐形传态实验实现的18年之后，这个工作从基本概念上将量子隐形传态提升到了一个新的水平”、“非常有趣，意义重大，且具有极其苛刻的技术难度”。由于该成果的重要性，《自然》杂志专门邀请国际知名量子光学专家Wolfgang Tittel教授在同期的“新闻视角”（News and Views）栏目撰文评论：“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步，并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元”。该论文发表后，第一时间受到了美国《科学新闻》（Science News）和欧洲物理学会新闻网站Physics World等多家国际媒体的报道，称“该工作不仅为提升量子力学基础问题的理解迈进了关键一步，也将在未来量子计算机的研制中扮演重要角色”。应用：谢耳朵的难题还很遥远看过《生活大爆炸》的读者可能还记得，谢耳朵曾经在剧中谈到过瞬间移动（teleportation）的伦理问题：如果我能够在此地被摧毁，然后在异地重建，那么使用了不同原子重建的我，还是我吗？暂时还不用担心。中科大的这项研究距离宏观物体的远距传输还差的很远，其应用主要在于量子通信。在无线通信中，如果直接使用二进制编码会造成严重的误差，因此在数字通信中，人们还需要进行更复杂的编码。同样，从单自由度传输到多自由度传输的进步，对量子通信的实用化意义重大。
量子隐形？
这个是科技 工作者的一个实验实验室里的概念物品。量子隐形材料是由加拿大生物公司Hyperstealth Biotechnology研发，命名为“Quantum Stealth camouflage”（量子隐形伪装材料）。这种材料可以制成隐形衣，帮助战场的士兵通过隐形来完成高难度的作战任务。但由于公司没有披露更多技术细节，因此招致对于该公司是否真正拥有此项技术而表示怀疑。
量子隐形传送
这是目前量子研究的一个诱人前景，量子传送，量子复制，都是可能的，不过首先要制造出来量子计算机，应为量子复制传送需要大量的数据，和计算，这是远远超目前计算机的能力范围的，要有足够打的存贮器，存贮物体的全部组成粒子的信息，然后再能复制出来，所以就目前的存贮器来讲是不可能做到的。
不过也许用不了多久我们就可以当上造物主了，潘多拉的盒子打开了~~~
为什么说量子传输技术的核心是量子纠缠原理？
量子传输是一种全新通信方式，它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术，需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”,在一个地方神秘消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方瞬间神秘出现。
隐形传输并不仅仅是科幻小说里面的故事。它是真实的，并且已经存在了。或者至少，量子的隐形传输已经成为了可能：这是指量子态从一个地方到另一个地方的瞬时传输。
使得这个技术成为可能的奇怪现象叫做量子纠缠，它是指对于某些特定的粒子而言，即使它们已经在空间上分离了，但它们之间仍然存在着的某种神秘连接。
这项技术的关键在于对于这一现象的控制。这不是项容易的工作，将革新计算和通讯的速度。很显然，没有什么比即时通讯要更快了。要想象这样的场景简直是违背直觉的。
因此，量子传输技术的核心是量子纠缠原理。
量子态隐形传输技术
理论上是存在可能的，粒子 都存在一个随机的能量态，一块石头 甚至行星可以看做一个超大型粒子，根据量子理论， 粒子处于稳定态的 概率是最高的，但是也有概率进入高能量态， 比如短时间的向宇宙空间借能量 时间单位 可能是 10的负二十、三十次方秒，只是这种状态的概率极低，在高能量态，粒子是能穿越其他物体的，这个概率取决于 普朗克常数（10的负三十四次方的一个数），这个数很小，如果这个数很大的话，穿越墙壁之类的现象会变成日常现象，事实上这个数很小，所以在没有外力的作用下，你要想让你自己穿越一堵墙壁，你可能需要在墙壁前等待 几千亿或者 几亿亿亿年 能获得 一个极短暂的能穿越墙壁的能量态，对于微粒子来说 这种状态要容易实现得多，越大的物体 要穿越 你必须保证物体的每一部分都达到穿越的条件， 想一想 在不破坏钢板的情况下，X射线穿越钢板 比子弹容易得多。我说的只是个大概，有些概念可能不是很准确，有兴趣 可以看看 湖南科技技术出版社 出版的 第一推动丛书 里面的一本《宇宙的琴弦》 英国一位物理学家 B.Green 写的,这个系列丛书我就看过不到十本，总共有几十本吧，都是讲前沿科技的，这套丛书中讲到 这个量子穿越问题的 应该不止这一本书， 附近有图书馆的话去借 比较好，买齐一套还是要一笔钱的
量子隐形传态与量子密码有什么关系?
量子隐形传态大致是这样的：制备一对纠缠光子对，一个光子发送给有原始量子态（即第三个光子）的一方（甲），另一个光子发送给要复制上述那个第三光子的量子态的一方（乙）。甲让收到的一个光子与第三光子相互干涉（又称为“再纠缠”），甲再随机选取偏振片的方向测量干涉的结果，将测量方向与结果都告诉乙；乙据此选择相应的测量方向测量他收到的光子，就能使该光子处于上述那个第三光子的量子态。 生成密钥是这样的：制备一批纠缠光子对，一个光子发送给发信方，另一个光子发送给收信方。测量光子极化方向的偏振片的方位约定好两种。两人每次测量一个光子时选择的方向都是随机的，但要记录下每次选择的方向，当然也要记录下每次测量的结果，有光子通过偏振片就记1，无光子通过则记0。通过普通信道两人交换测量方向的记录，那些测量方向不一致的测量结果的记录都舍去不要，剩下的那些测量方向相同所对应的测量结果，两人应一致，这一致的记录就可作为两人共同的密钥。 可见，量子隐形传态与量子密码的核心都是量子态的纠缠，只不过量子隐形传态更复杂一些，涉及三个粒子的再纠缠。
