中科大现在可以把一只蚂蚁量子传输到另一个地方吗?

用户53096030608


题目这种“厉害了我的国”完全是一种阿Q精神作怪,既不懂量子力学,又喜欢大言不惭。

所谓量子纠缠现象是指一对有纠缠态的量子,把它们分开,分到很远的距离,甚至无限远,它们的这种性质也还保留着,它们还是纠缠着,这边发生了什么变化,那边就会同时发生变化。

量子纠缠着的量子只是有一种目前不为人知的传递方式,以无比迅捷的速度影响着自己的另一半,人们无法知道这是一种什么样的方式,它也不会夹带人类的私货,因此被视为这种纠缠并不能携带任何信息。

所以所谓的量子通讯并不是用量子来实现量子速度的通讯,而是采用量子的不确定性原理,采用量子分发方式的隐形传输,以提高通讯的保密程度,而不是把物体传送到很远的地方。

量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象,在经典力学里,找不到类似的现象。经典力学是描述宏观低速状态下事物的,蚂蚁就是一种宏观事物,怎么能够采用量子态来类比呢?

那么宏观的物质在未来可以隔空传送吗?目前的科幻作品就有很多这方面的描述。

时空通讯认为,当人类文明发展道较高阶段时,这种梦想是有可能实现的。

这个设想是基于物质可以分解和重组的理论。

我们知道,世界上所有物质都是由原子和分子组成的,当科学水平非常牛的时候,我们有理由相信可以任意的把物质分解为分子或者原子,甚至基本粒子,通过能量的传输,把它们隔空送到很远的地方,重新组装,就能复原各种物质,甚至包括生命。

在科幻影视《星际迷航》里,人的传输大概就是采用这种理论。

但这是一个神级技术,只有人类文明发展到二型恒星级文明以上时,才有可能触及。但愿人类不要在发展进程中被天灾人祸所中断。千万年后,这种梦想或许能够实现。

但现在就认为这个技术已经可以实现了,真是不知天高地厚。

时空通讯观点,欢迎讨论点评。


时空通讯


施郁

(复旦大学物理学系)

不能,而且在可见的将来都不能。


量子隐形传态是将某个量子态(目前是极少量的量子比特的量子态)从一个载体粒子C传到远方的另一个粒子B,这需要借助于另外一个与粒子B量子纠缠的粒子A,而A和C在一起。 过程是通过对A和C的局域测量,然后将测量结果通知控制B粒子的人,B粒子被作相应的操作,结果导致B粒子处于原来A粒子所处的量子态。

这是量子隐形传统,是对于量子粒子的操作。

蚂蚁是宏观世界中的物体,而且作为生物,是很复杂的物体。它是不是可以用量子态刻画?这个问题还没有很好地解决。

就算可以用量子态描述,那也是很多很多量子粒子的状态,而且是束缚在一起的非常复杂的量子态,即使每个粒子是一个量子比特,那也需要2^N-1个复数来描写,N至少是10^24。如果要用隐形传态传这个状态,首先需要在远方有同样多的相同的粒子,我们称之为B组,而且在蚂蚁旁边也要有另一组同样多的相同的粒子,我们称之为C组,C组和B组粒子需要恰当地纠缠。这种程度的量子操控在可见的将来是不能实现的。


物理文化与施郁世界线


量子技术对应的是微观的粒子,典型的就是光子,对于原子以上的物体来讲很难显示出所谓的量子效应。量子传送蚂蚁,这属于科幻级别想法。

目前可以实现的对微观粒子如光子的量子隐形传送,把粒子A具有的信息,例如自旋等传递给其他粒子C。但是需要通过一个中间粒子B来实现传递,最终达到C粒子具有与A粒子相同的量子态。重点在于,A粒子并没有任何移动,只是它的量子状态已经传递给C。

对于原子以上尺度的物体传送,我们只能说未来有可能,但没人知道什么时候能够实现。即使是构成生命的DNA,蛋白质这样的大分子传送,也没有时间表。

你也可以想象这些蛋白质等分子也是由大量原子组成,有数以万亿计的信息进行传递,这需要的处理时间是海量的。更不要说一只完整的蚂蚁,或者一个大活人了,这还只能存在科幻作品中。


量子实验室


虽然我国的量子通信技术位列世界前列,但现在也没有到了无所不能的地步,目前还只是十分初级的阶段,题主的想法太过于乐观了。就目前来说,量子传输一个人不是估计有难度,而是真的有难度,而且是几乎不可实现。就算比人体小很多的小白鼠或者蚂蚁,目前也没有办法进行量子传输。

题主的这种设想在科幻作品中很常见,通过量子纠缠效应把一个人的量子态在另一个地方完整地复制出来,从而把一个人从一个地方量子传输到另一个地方,即所谓的量子隐形传态,或者俗称隔空传送。然而,想要实现这种传送技术极其困难。

目前,我国科学家只能利用量子纠缠效应传送一个量子态,这是最基础的操作。而诸如蚂蚁、人这样的宏观物体都由数量极多的原子组成,例如,一个成年人包含了7000亿亿亿(7×10^27)个原子,目前是没有能力把这种数量级别的原子的量子态传送到其他地方。现阶段,只是利用量子纠缠效应来实现量子加密通信,距离实现传送宏观物体还早得很。


火星一号


不可以。

目前中科大的实验可以把一个量子态远程传输到另外一个地方,这个在墨子号量子实验卫星的量子隐形传态实验中已经得到了验证。但现在肯定不能把一直蚂蚁远程传输到另外一个地方。

现在能传输的是简单的量子态,这里所谓的量子态一般来说是光子的偏振状态——所谓偏振简单的说就是振动方向,因为光子是电磁波,所以这个振动方向其实就是电磁波的电场的振动方向——我们都知道,电场是一个矢量场,它是有方向的。

而一个光子的偏振状态,只带有1个比特的量子信息,这是最简单的信息。

现在来说一只蚂蚁,从量子信息的角度来说,一只蚂蚁有几亿亿万个以上的原子构成,这些原子的每一个都带有至少个比特的量子信息,而且这些原子之间相互存在量子纠缠——这些量子纠缠给出了蚂蚁的生命形式,所以,这里面是海量的信息,肯定远远超过了10个量子比特的信息。

目前中国科技大学大致能实现10个量子比特之下的量子纠缠,比10个量子比特大的纠缠还实现不了,更传输不了。因此你说的传输蚂蚁这件事情,我估计30年内是做不到的。

生命体的复杂性来自巨量的量子比特的量子纠缠,这个也仅仅是猜想,从理论上来说,这里面还有其他的结构,因为生命体其实不是原子直接构成的,而是细胞构成,而细胞本身就已经很复杂了,一个细胞里到底有多少个量子比特?我们现在连这个问题都回答不了,因此现在传输细胞是不可能的,更何况是一只会运动的不可控的蚂蚁。对这个问题,我们人类还有很长远的路程要探索。


潇轩


科幻电影中经常出现的桥段就是人体的远距离传输呢。你在一个星球上面,只要信号对接上,就可以从星球直接传输到飞船上。这里应用到的技术,就是量子隐形态传输技术。



中科大的潘建伟院士,在量子传输领域的研究,可以说是走在了世界前列。创造了最远的量子自由传输距离和最大比特的量子纠缠态制备。那么,基于这些研究结果,目前可以实现小物体的远距离传输吗?

我想,这个答案可能会令很多人失望。答案是不能,而且绝对不能。



我们都知道,利用量子隐形态想要把一个物体A传输到另外一个地方,不是传输的物体A本身,而是传输物体A的信息,把组成物体A的所有粒子的量子态一个一个进行测量,然后再把这些信息通过和纠缠态的量子相互作用,瞬时把这些信息传输到目的地的纠缠态量子上面,这样,目的地的纠缠态量子就相当于重新组成了一个物体A,也这就相当于在目的地利用纠缠的量子完美地复制了一个和物体A一模一样的物体B。虽然组成物体B的所有粒子的量子态和物质A一模一样,但是组成物体B的这些粒子却并不是以前组成物质A的粒子了。所以,物质B只是A的完美复制品,理论上和物质A并不是一个物体。同时,为了避免出现两个一模一样的物体,量子传输物体的时候认为,在测量物体A的所有量子信息时,必须把物质A完全分解。试想一下,如果在测量和传输过程中突然停止,那将是灾难性的后果。



知道这些传输的基本知识,我们就可以看看传输蚂蚁为何目前不能做到:

目前为止,最大的量子纠缠态也就是18量子比特,你要想将蚂蚁身上的所有量子信息一股脑的全传过去,那至少得万亿亿亿亿的比特信息,这就需要你制备万亿亿亿亿个纠缠态的量子对。同时,这些纠缠态的量子对还不能只是光子,因为蚂蚁不是光子组成啊,是由很多个原子组成的。你得制备纠缠的质子对、中子对、电子对等等。这在现代,距离实现还差十万八千里。并且,一个粒子的量子态具有多个状态,如何实现个个态的相互纠缠,也是一个难题。潘建伟院士实现的只是单个光子三个量子态的纠缠,单个光子更多自由态的纠缠技术,还有待突破。



当然,这些技术,对于简单的量子通信来说,或许已经初步够用。但是,对于传输具有无数量子态动物来说,却显得完全不够用。

喜欢我的回答,记得关注一下,总有你想要的~


PhD肖


只能是回答现在不可以,将来说不定会实现。现在科学发展、裂变的速度已经大大超过有些人有限的接受能力。我这想说,2000年之前的人类是不是也没想到现在的科学成果,那时他们也会说不可能的。


浪漫夏日197617228


我在2002年上本科的时候学的是生物学,当时,我就问老师,能不能用设备把一个人根据其基因解码,然后形成个人的生命基因数据,再通过网络传输到另外一个地方,然后通过打印机一样的设备,对各种蛋白质,氨基酸,等等构成生命体的基础物质进行编码打印出来。

现在20年快过去了,3D打印技术日趋成熟,肯定会朝着生命打印的方向去发展,生命体基因解码日趋成熟,肯定也会朝着生命编码的方向前进,我估计再过20年可以实现生命体的异地传输,只是用的是3D打印的方式。

而在未来的10年内,肯定会出现各种各样的有机体远程编解码传输打印,比如各种人造肉类等。

所以未来的100年肯定是一个真正复制,改造,升级生命,最后演变到灵魂研究的层次!!


北京景尚众合


目前的技术,传输一个细胞都做不到←_←

量子隐形传态的困难之一在于它传递的只是粒子的量子态而不是粒子本身,因此用于传递量子态的纠缠对粒子与待传递量子态的粒子必须是同种粒子。也就是你需要传送一个碳原子,就必须产生一对互相纠缠的碳原子。

比如你要从甲地传送一个碳原子Q到乙地,就需要制备一对量子态纠缠的碳原子A、B,然后把A发给甲地,把B发给乙地。(当然你也可以直接在甲地制备纠缠碳原子对然后把碳原子B发给乙地,不过怎样传送B就是个问题了)

当甲地接收到碳原子A后把碳原子A跟碳原子Q做一次联合测量,然后把测量结果通过无线电信号告知乙地,这样乙地就可根据AQ的联合测量结果对碳原子B进行相应的逆向操作,即可把碳原子B的量子态还原成测量前的碳原子Q的量子态。由于量子态包含了粒子的全部信息,两个量子态全同的同种粒子就是同一个粒子,也就是这个时候碳原子B就是之前的碳原子Q。因此我们就可以认为我们把碳原子Q从甲地传送到乙地。而由于在联合测量过程中,碳原子Q原有的量子态已不复存在,因此这不是一个复制过程,而是一次剪切过程。



你可以看到量子隐形传态的要求是多么苛刻。因此目前量子隐形传态传送的主要都是基本粒子。在量子纠缠实验中已经可以实现越来越大质量粒子的纠缠了,前些时候听说现在已经计划用病毒来做量子纠缠实验😂但能实现纠缠和能传送是两回事。

另一个困难是宏观物体的测量和还原问题。这怎样对海量的微观粒子与相同数量的纠缠对粒子同时进行联合测量,并且在乙地原样还原,这个别说现在,在可预见的将来都是无法实现的。反正我想象力有限,想象不出能怎样实现这样的测量。。。。

就说题目中的蚂蚁吧,你要传送它必须制备与它整个身体相同的粒子对,粒子对A们的数量与蚂蚁的粒子数是完全相等的,而你要在不破坏蚂蚁生理结构的情况下把这相当于一只蚂蚁的粒子量放入该蚂蚁体内同时进行联合测量,测量前还得不破坏蚂蚁原有状态,这怎么实现?你杀了我吧,反正我不相信这能实现╮(╯_╰)╭

不过我得声明,我只是不相信宏观生物体能远程传送,并不是怀疑量子隐形传态本身,量子隐形传态已经被不同的实验机构反复实验,墨子号实验卫星上的实验也已经作为论文发表了,要质疑量子隐形传态本身的请自行论证,我不背这个锅。_(:D)∠)_


星宇飘零2099


一群不懂的人百度一通,煞有介事!有意思吗?


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