不,我们不只是将一个物体传送到太空-但这是发生了什么

由:乔纳森·斯特里克兰

把我发射出去,光子?没有那么快。虽然量子通信的最新发展令人兴奋,但我们还没有达到《星际迷航》中描述的那种远距离传输。以及其他科幻小说。哥伦比亚广播公司/盖蒂图片社"width=
把我发射出去,光子?没有那么快。虽然量子通信最近的发展令人兴奋,但我们还没有达到《星际迷航》(Star Trek)和其他科幻小说中描述的那种远距离传输。哥伦比亚广播公司/盖蒂图片社

不久前,一组中国研究人员能够利用量子隐形传态将光子的状态从地球传送到卫星在870英里(1400公里)外的轨道上。这是我们对量子物理理解的非凡应用。这是否意味着我们要建造《星际迷航》式的建筑转运蛋白

遗憾的是,答案是“不”。但新闻仍然令人惊讶。量子隐形传态并不能将任何物理粒子从一点传送到另一点。即使是没有质量的光子,也不可能神奇地从地球被闪电击中到卫星上。但是光子的状态可以被复制并投射到卫星上的第二个光子上。这就把第二个光子变成了地球上那个的克隆。

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这张照片摄于2016年8月5日,显示了实验量子通信卫星被转移到中国酒泉卫星发射中心的发射塔上。
新华社/盖蒂图片社

打个比方就容易理解了。假设你有两个人。其中一个穿着蓝色衬衫。另一个穿着白衬衫。穿着白衬衫的人登上宇宙飞船,飞向轨道。然后穿蓝色衬衫的人使用量子隐形传态将自己衬衫的精华传送给另一个人。绕轨道飞行的人的衬衫从白色变成了蓝色。球衣在地球上的状态——而不是球衣本身——已经跨越了巨大的距离。

用复制粘贴的术语来说,这里我们说的是Ctrl-C,而不是Ctrl-X。

因此,这些科学家能够利用量子纠缠将轨道上的光子转换成地球上光子的复制品。这是在地球上的实验室里已经做了几年的事情,但要在如此遥远的距离上完成这个目标,同时考虑到卫星惊人的移动速度,这是一个巨大的成就。也就是说,在32天的时间里,科学家们在超过100万次的发送尝试中,成功地将光子“传送”了911次,并取得了积极的结果——但这只是一个开始。

就实际应用而言,本实验可以帮助工程设计人员设计全球量子互联网.这样的通讯网可以利用作为加密技术的量子基本原理,这样就几乎不可能有人破坏安全措施。所以虽然我们不用去城里的迪斯科舞厅,但我们很快就有了一种安全的方式来传输信息而不用担心被监视。

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