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如果“量子传输”一个人,转移的是肉体还是灵魂?
2019-11-02 16:22:50

内容摘要:目前,浙富控股直接持有二三四五8.25亿股股份,是第一大股东。据悉,二三四五曾经也是资本市场上的大牛股,曾在2015年创造了3个月涨4倍的“神话”。如今,二三四五的市值依然高达203亿元。今年5月,人

资料来源:墨子沙龙

看到“量子隐形传态”这个名字,你觉得《星际迷航》中的隐形传态技术怎么样?输送机可以在一瞬间将人或物体移动到数千英里之外,下班后不需要挤压地铁。

事实上,量子隐形传态传输粒子的量子态。它利用量子纠缠将未知的粒子量子态精确地传输到远处,而不传输粒子本身。

什么是量子纠缠?例如,让我们假设有一对双胞胎兄弟——小赛和小莫。如果你问他们同样的问题,他们都会给出一个随机的答案,但是他们总是给出同样的答案。例如,你问小莫,“草是什么颜色的?”他可能会说,“黑色”当你在比赛中问同样的问题时,你会得到同样的答案。

它们的行为类似于一对纠缠粒子。一对纠缠光子总是相连的。

利用这种神奇的性质,我们可以实现量子隐形传态。要做到这一点,我们需要三个光子:一个初始光子A和一对纠缠光子B和C。我们必须进行测量,但不是A或B,而是我们将它们输入到测量设备中,测量它们之间的关系,然后我们可以获得两位信息。一旦获得这一信息,甲光子和乙光子就被摧毁了。我们将两个比特的信息传递给另一个光子c——这个光子从来没有接近过a,然后我们可以对光子c做一些操作来得到一个精确的拷贝,使c处于光子a不再存在的状态。[1]

(来源:参考[1)

在整个过程中,我们实际上并没有复制。因为我们摧毁了原始光子,所以从来没有超过一个副本。我们只是准备了另一个光子,使其具有与原始光子相同的状态,同时摧毁原始光子。此外,我们不是以超光速传输数据,因为经典信息的传输速度不能超过光速。

那么,我们能通过这种方式传送一个人吗?在2018年墨子沙龙的“量子密码术”活动中,小记者就量子隐形传态相关问题采访了量子通信领域的三位先驱。

记者(潘杜若、蔡宇轩、芬亚)

贝内特=查尔斯·贝内特,ibm研发中心的物理学家和信息理论家,现代量子信息论的创始人之一

蒙特利尔大学教授,加拿大研究学会会长

埃克特=阿图尔·埃克特,新加坡国立大学量子技术中心主任,英国牛津大学数学研究所量子物理教授

问:你认为通过量子隐形传态传输整个人体的信息在可预见的将来会成为现实吗?

布拉萨尔:恐怕不行。这在原则上无法实现,因为它涉及到需要发送的经典信息量。当你进行量子隐形传态时,尽管大多数过程或魔法部分是量子的,你仍然需要发送经典信息。人体量子隐形传态需要发送的经典信息量将超出我们的想象,更不用说启动这个过程需要多少纠缠了。所以不幸的是,我认为这不会发生。

班尼特:布拉萨尔只考虑了(正确的)信息量,事实上,它经常包含很多错误信息。

埃克特:量子隐形传态错误信息或量子隐形传态无知非常重要。

布拉萨德:哦,是的。你知道阿什·佩雷斯,量子隐形传态[2]一文的六位作者之一。他是一个非常著名的无神论者。有一次,一个记者问他,"如果你隐形传送一个人,是只传送人体还是灵魂一起传送?"

他的回答是:只有灵魂。

埃克特:但是我们仍然可以用量子隐形传态的少量信息重建复杂的物体。例如,人类基因组的大小约为gb。

布拉萨德:但是(量子隐形传态)是在量子层面。

埃克特:不一定。

班尼特:事实上,这是经典信息。你并不真的需要量子隐形传态来传送它。正如亚瑟指出的,你可以通过手机传输人类基因组。

布拉萨尔:然后在另一边重建人们,只是没有记忆。

问:根据不确定性原理,你不能同时知道粒子的确切位置和速度,所以不可能发生,是吗?

班尼特:事实上,这正是量子隐形传态所能做的。你可以在摧毁原始量子态后建立一个完美的复制品。你不能做的是通过量子隐形传态获得量子态的所有信息,然后建立它的复制品。但是你可以破坏原来的量子态,建立一个相同的量子态。

布拉萨尔:你不可能同时足够准确地知道粒子的位置和速度,或者更准确地说,动量。

如果您想在其他地方重建相同的粒子,它的速度和位置与原始粒子相同。显然,你不能同时通过测量得到原始粒子的精确速度和位置,自然你不能通过经典方法发送这些信息,然后在另一个地方根据这些信息重建粒子。

量子隐形传态的全部意义在于它可以被实现。

通过量子隐形传态,我们可以在接收端重建与原始粒子具有所有相同量子特性的粒子,即使我们不能同时测量这些量子特性,然后通过经典方法发送相关信息。

班尼特:但是你必须摧毁原来的量子态。

埃克特:最初的量子态是模糊的。你不能得到粒子的确切位置和动量。我们只能说粒子处于某种量子状态。量子隐形传态能让你做的是在其他地方重建一个位置和动量不确定的量子态。当然,它也会破坏原来的量子态。

问:据说(在量子纠缠中)粒子成对出现。如果你改变一个,另一个也会改变。量子纠缠能用来传输信息吗?

布拉萨德:请允许我打断你。人们通常这样描述量子纠缠,尤其是记者,但事实上量子纠缠不是这样。没有这种情况。你在这里做了一件事,一瞬间另一件事发生在别处。这是完全错误的理解。

量子纠缠看起来像这样。然而,如果你遵循这种理解,你将能够准确地预测你想要测量的一切,但事实并非如此。

班尼特:事实上,你会得到错误的预测,这意味着有即时的沟通。

当我测量我的粒子时,它不会对你的粒子有明显的影响。然而,如果你测量你的粒子,我将能够知道你的测量结果。事实上,你的粒子的性能不会改变,但我知道我们粒子之间的相关性,只有当我们最终比较测量结果时,我才能得到这些信息。

布拉萨尔:我对纠缠对中的一个粒子所做的任何事情都不会影响到你拥有的另一个粒子。只有当我们比较结果时,我们才能看到不寻常的情况。但是如果每个参与者只看他独立拥有的粒子-

班尼特:他不知道另一个粒子是否被操纵了。

布拉萨尔:回到你的问题。是的,我们可以传送量子纠缠。如果我是爱丽丝,班尼特就会是鲍勃。爱丽丝和鲍勃第一次纠缠在一起进行量子隐形传态。然后爱丽丝和埃克特纠缠在一起,原来的纠缠(爱丽丝和鲍勃之间)被破坏了。所以我们可以像量子隐形传态一样纠缠量子隐形传态。

埃克特:回到最初的问题。事实上,没有即时的交流。量子纠缠不能帮助你实现这一点。

班尼特:爱因斯坦说没有超光速通讯。如同爱因斯坦所说的一切,这一观点一直被人们铭记。但他不喜欢纠缠。他称纠缠为“远处幽灵般的动作”

布拉萨尔:实际上,我认为正确的翻译应该是“远处幽灵般的行动”。

班尼特:是的,幽灵般的距离效应。因此,爱因斯坦不喜欢量子纠缠。但即使是他也明白量子纠缠中没有即时通信。

但是,任何阅读了英语或德语描述的人都会把它理解为一个长距离动作和一个可控的长距离动作。

我有时用这个例子来说明。如果我有一对随机运行的魔法硬币,当我扔硬币时,我无法预测它们是面朝上还是面朝上。如果一枚硬币在你手里,另一枚在我手里,我们同时扔硬币,它们似乎总是得到相同的结果。但是仅仅看着我的硬币,我们不能知道它们得到了同样的结果。我们只能通过相互比较结果来知道,而这个比较过程不能以超光速进行。

只要我们的硬币仍然是独立和随机的,我们就不能发现我们的硬币是以同样的方式投掷的。换句话说,如果我掷硬币,也不会让你的硬币翻转。

参考材料

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/6oehpg3s7eeckwwftkgmyg

[2]http://journals . APS . org/PRL/abstract/10 . 1103/phys revlett . 70 . 1895