瞬間轉移

所謂“瞬間轉移”（teleportation）技術，就是將人、物體、信息或者數據瞬間從一個地方消失，再在另一個地方將之重新現形。瞬間的概念是指這個旅行過程中的時間和空間將會消失，我們可以從一個地點瞬間到達另一地點，不需要走一段物理路線，或者說在一個地方消失，同時在另一個地方重現。

其實這曾經是科學大師愛因斯坦提出的理論，也就是把物體化解為能量，傳送到遙遠的地方，然後再把能量還原為物體。10年前，科學界認為這是不可能的事。但是或許愛因斯坦的這個理論真的不可能，但是目前的研究表明從另一個角度理解卻也是可能的。目前世界上有6個科學團體在積極研究。

有關超時空轉移的科幻故事，可謂由來以久，由早期《星空奇遇記》和《星球大戰》的太空戰艦，到20世紀80年代的卡通片《超時空要塞》中的超時空號，乃至90年代初的卡通片《龍珠》中的主角悟空，《費城試驗》都能超越時空限制，在一瞬間轉移到十萬八千裡外的地方。在電影《變蠅人魔》中，主角則通過瞬間轉移裝置，將自己化成一堆粒子密碼，然後在裝置的另一端還原，豈料期間卻因有烏蠅進入了裝置，結果使主角在還原時混入了烏蠅的基因，變成了怪物。

幾年前由朱迪·福斯特主演的《超時空接觸》，也談到了超時空轉移，可見人們對這種技術的興趣歷久不衰，皆因在愛因斯坦的相對論中，沒有任何東西可快過光速，所以這一人類要實現星際飛行的夢想，就須靠類似瞬間轉移的科技。

對渴望突破三維空間限制的人類來說，超時空轉移與時光機器一樣，都是遙不可及，但卻偏偏是最吸引人的夢想。

理論探索的突破

1993年3月，瞬間轉移終於走出科幻小說，變成了理論上的可能。當時，美國物理學家查爾斯·貝尼特和IBM的一個研究小組證實，瞬間轉移是可行的。自那以後，科學家利用光子作了大量試驗，證明瞬間轉移事實上是可行的。1997年，美國的澤林格爾教授證明，光粒子可以同時瞬間轉移很長的距離。1998年，加州技術研究所的物理學家和歐洲的兩個研究小組把瞬間轉移的設想變成了現實，他們把一個光子在同軸光纜上成功地瞬間轉移了一米。正如預測的那樣，當光子被成功複製后，原始光子就不存在了。

時間旅行的研究成果

林平奎博士負責的這個研究小組共有12名成員。據悉，澳大利亞的科學家在這次實驗中，共摧毀了幾十億個光子，然後成功地將其複製出來。這個過程，便被稱作量子牽連，花費的時間只有十億分之一秒。也就是說這裡的瞬間已經不是我們開始所講的超出時間的範圍了，事實上它仍然花費了時間，只是這個時間已經被極大的縮短。

國際科技界認為，澳大利亞科學家進行的這項試驗為電子和通訊技術實現革命性進步拉開了序幕。負責這項試驗的林平奎博士也認為，這個試驗的最終成功將使各政府機構、銀行，以及任何想高速交換信息的各界人士，以難以置信的高速度，在絕對保密的情況下實現這一目的。

然而，用遠程瞬間傳物模式進行人類和其他物體試驗目前似乎還遙遙無期。出生於馬來西亞的林平奎教授稱，要將生物進行瞬間轉移傳輸，仍是遙不可及的事情，但新技術仍有很多用途，科學家相信可在短期之內，利用這種技術，發展出比目前運算速度最快電腦還要快十億倍的超級電腦，並通過提高通訊系統的效率，確立量子信息時代的來臨。

科學家相信，新一代電腦將可應用瞬間轉移技術，取代電線和晶元來傳輸信息，成為量子電腦，其效率會比今天的電腦更強更快。研究員金布爾說：“量子信息時代將會降臨，雖然不會在5至10年內發生，但再過100年，這種技術一定會很普遍。”在理論上，這種技術還可傳送物件，研究人員正開發瞬間轉移粒子的技術。粒子就是物質的基本單位。

澳大利亞對進行這樣的試驗採取了相當謹慎的態度。因為雖然這是一項非常誘人的技術，但由於難度太大，所以在此之前，很少有科學家願意把精力花在這一領域，只在1998年傳出過美國的加州技術研究所做過類似的試驗。林博士認為，同美國開展的類似試驗相比，澳大利亞國立大學的試驗更可靠，結果也更具有積極意義。林博士還指出，激光束在試驗過程中被摧毀了，沒有完成遠程瞬間傳物的過程，但無線電信號則絲毫無損。

林博士承認：“我們的實驗與科幻片仍有些區別。我們暫時只能遙距傳送激光中的光子，還不能將物件瞬間轉移。”林博士發表了許多有價值的論文，他表示，他研究的目標是證明瞬間轉移是可以做到的，這對未來技術的發展是有用的。曾經有記者問他為何將自己的研究領域鎖定在光的瞬間轉移上，他幽默地回答：“那是因為研究光學要比研究機械應用來得容易一些。”

他介紹說，普通人在預測一個足球的運行路線或者飛機在哪裡著陸，靠的都是牛頓物理學理論，但在量子世界———一個比原子世界還要小的世界，物理學的一般經驗就站不住腳了，你會發現很多奇妙的事情發生，粒子好像可以同時出現在不同的地方。物理學家們把量子的狀態稱作“超自然的”。

科學家們下一步研究的重點是，把體積比光子大的實質物體，瞬間傳送到遠地。林博士說：“原則上我認為可行，但可能是一千年後的事。打個比喻，我們現在發明的，只能算是算盤（量子瞬間轉移），要製造超級電腦（生物體瞬間轉移），這條路仍很漫長。”

我國的成就——信息的瞬間轉移與傳遞

6月1日，英國《自然》雜誌子刊《自然光子學》上發表的中國科技大學最新研究成果引起了國際學術界的廣泛關注。在取得了一系列關鍵技術突破后，我國目前已成功實現16公里距離的量子態隱形傳輸。通俗講，一個量子態在一個地方消失，又在另一個地方出現，兩個地方的距離已達到16公里。

按照常理，信息的傳播需要載體，人與人的對話需要通過聲音來傳播，手機與基站之間要通過電磁波來傳輸信號，網際網路的信息傳遞也需要在光纜中傳輸的光信號。那麼，不需要載體的信息傳遞是否存在？

“在量子世界里，在糾纏光子的幫助下，量子態隱形傳輸就可以實現這一點。”彭承志教授告訴記者，“打個比方說，糾纏光子就好像兩個骰子，甲乙兩人身處兩地，分別拿其中一個骰子，甲隨意擲一下骰子是5點，與此同時，乙手中的骰子會自動地翻轉到5點。”

無論兩個骰子的距離有多遠，只要他們是“糾纏光子”，它們的狀態就是互相關聯的。

“糾纏光子的這種類似於‘心電感應’的特性就可以用來實現量子態的隱形傳輸。”彭承志解釋說，“我們可以將待傳輸的量子態與一個糾纏光子進行一次聯合量子測量，再將這個聯合測量的結果通過經典通道告訴另一個糾纏光子，我們就可以得到待傳輸的量子態。”

在這個過程中，待傳輸的量子態並沒有經過載體的傳遞，就“憑空”出現在了另一個糾纏光子上，但是，這種傳輸理論與科幻電影里出現的“超時空”是不同的，原有的量子態在聯合量子測量之後會發生改變，並且測量結果仍然需要經典通道來傳遞，所以用“超時空”來形容量子隱形傳輸是不嚴謹的。

16公里的距離很難達到

現在，兩個骰子的距離已經可以達到16公里，這個距離並不遠，但也創了世界紀錄，“實際上，達到16公里的距離並不容易。”彭承志告訴記者。

中國科學技術大學在2000年開始進行量子信息方面的研究，彭承志於2000年加入潘建偉教授組建的量子信息實驗室。量子信息是國際上物理研究的熱點前沿領域，也是被公認為非常有應用前景和價值的一個。1997年，奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證。2004年，該小組利用多瑙河底的光纖通道，成功地將量子“超時空穿越”距離提高到600米。但量子態隱形傳輸的距離難以大幅度提高。

“傳輸距離取決於能夠在多遠的距離建立光子的糾纏關係，傳輸過程中也存在環境對光量子態的干擾效應等因素，這也是研究學界都力圖解決的難題。”

2007年開始，中國科大——清華大學聯合研究小組在北京架設了長達16公里的自由空間量子通道，並取得了一系列關鍵技術突破。

能在宇宙進行傳輸

2004年，中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現更遠距離的量子通信。在自由空間，環境對光量子態的干擾效應極小，而光子一旦穿透大氣層進入外層空間，其損耗更是接近於零，這使得自由空間通道比光纖通道在遠距離傳輸方面更具優勢。

據悉，該小組早在2005年就在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、發送的世界紀錄，同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。2009年證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基於衛星中繼的全球化量子通信網奠定了可靠基礎。未來的夢：物體可實現量子傳輸嗎？“量子力學告訴我們，未知的量子態不能精確的克隆，而宏觀物體是由無數個原子組成，每一個原子的狀態都不能精確的克隆，這就告訴我們這個世界上永遠不能複製出一個一模一樣的“我”來”彭承志告訴記者“但是量子態隱形傳輸過程則不同，雖然它仍然不能精確的克隆一個未知的量子態，但是它可以把一個量子態精確的傳輸到遠程另一個粒子上”。

人們自然會想象，如果把一個物體甚至是一個人的全部微觀粒子結構記錄下來，在另一個地方原樣重組，再將每個粒子的量子態都通過量子態隱形傳輸的過程傳遞過來，雖然原有的量子態經過聯合量子測量后將全部發生變化，但新的物體是不是和原來的一模一樣呢？這是不是就實現了物體的量子傳輸？

“目前我們實現的僅僅是單光子量子態的隱形傳輸，在未來有可能實現複雜量子系統的量子態隱形傳輸，但距離宏觀物體的量子態隱形傳輸還具有非常遙遠的距離。”彭承志說。

目前量子通信在實用方面的努力還在繼續，中國目前主要朝兩個方向努力：一是通過光纖網路實現同城用戶的通信；二是藉助空間站、衛星等空間平台，實現全球化通信網路。

“科技發展的速度有多快誰能知道呢？就好像打算盤時的人們永遠想不到，在不久的將來，人類發明出了每秒運行幾千億次的電子計算機。”