现实生活中有隐形传送的可能吗?

隐形传送是物质或能量从一个位置转移到另一个位置,而不跨越传统物理意义上的距离。1967年,《星际旅行》电视连续剧和电影的詹姆斯·柯克上尉,是第一个体验传送感觉的虚拟人。1993年,IBM科学家查尔斯·H·贝内特及其同事会提出科学理论,提出了真实的传送的可能性。

现实生活中有隐形传送的可能吗?

《星际旅行》电视连续剧和电影的詹姆斯·柯克上尉

到1998年,当加州理工学院的物理学家在实验室中,将一个光粒子从一个位置传送到另一个位置,而没有物理地跨越两个位置之间的距离时,传送就变成了现实。虽然科幻小说和科学事实之间确实存在一些相似之处,但现实世界中的传送与虚构的根源有很大的不同。

隐形传送根源:量子物理与力学

1998年首次进行远程传输的科学分支源于量子力学之父、德国物理学家马克斯·普朗克。在1900年和1905年,他试图解释在红热和白热物体的辉光中,他发现了一些被称为"量子"的不同能量包。在他的理论中,他开发了一个公式,描述了量子在亚原子水平上如何同时作为粒子和波,该方程中包含一个常数,现在被称为普朗克常数(h),该常数对量子力学的未来发展起到了前所未有的作用。

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双缝实验证明粒子波粒二象性动态图

在宏观层面上,量子力学中的许多规则和原理描述了这两种现象:波和粒子的双重存在。粒子,作为局部体验,在运动中传递质量和能量。波表示非局域的事件,分布在时空,如电磁波中的光波,携带能量,但不携带质量。"例如,池桌上的球——你可以触摸的物体——像粒子一样,而池塘上的波纹就像粒子的波,没有水的传输:因此没有质量的净传输,“英国埃克塞特大学物理学教授斯蒂芬·詹金斯写道。

基本原理:海森堡的不确定性原则

宇宙的一个基本规则,由沃纳·海森堡在1927年提出,现在被称为海森堡的不确定性原理,这个理论是说,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然大于或等于普朗克常数(Planck constant)除于4π(ΔxΔp≥h/4π),这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

现实生活中有隐形传送的可能吗?

测量粒子属性(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等)越多,有关粒子位置的信息就越不明确。换句话说,这个原则说你不能同时知道粒子的两种状态,更不知道同时知道许多粒子的多重状态。就其本身,海森堡的不确定性原则使得隐形传态的的想法变得不可能。但是,这是量子力学变得怪异的地方,这要归功于物理学家欧文·薛定谔对量子纠缠的研究。

远处的幽灵行为和薛定谔猫

当用最简单的术语来概括量子纠缠时,被爱因斯坦称为"远处的幽灵行为",测量一个纠缠粒子会影响第二个纠缠粒子的测量,即使两个粒子之间的空间距离跨越很大。

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薛定谔猫

欧文·薛定谔在1935年将这一现象描述为"偏离经典思想路线",并在一篇由两部分组成的论文中将其称为"纠缠"理论。在论文中,他还谈到了他那自相矛盾的猫——活着和死亡,直到观察使猫的状态崩溃,使其要么死亡,要么活着。欧文·薛定谔指出,当两个独立的量子系统因为先前的相遇而纠缠在一起时或量子联系时,如果一个量子系统或状态的特征不包括另一个系统的特性,那么无论两个系统之间的空间距离如何,都不可能对其进行解释。

量子纠缠是科学家今天进行量子隐形传态实验的基础。

量子隐形传送与科幻小说

今天,科学家的隐形传送依赖于量子纠缠,因此一个粒子发生的事情瞬间就发生在另一个粒子身上。与科幻小说不同,它不涉及物理扫描对象或人并将其传输到另一个位置,因为目前不可能在不破坏原始物体或人的情况下,创建原始物体或人的精确量子拷贝。

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中国的墨子号量子卫星

相反,隐形传送表示将量子态(如信息)从一个原子移动到相隔遥远的不同原子。密歇根大学和马里兰大学联合量子研究所的科学团队在2009年报告说,他们成功地完成了这项特殊的实验。在他们的实验中,一个原子的信息转移到相隔一米的另一个原子上。在实验中,科学家们把每个原子都分别放置在独立的封闭空间里。

2017年,中国合肥科技大学的潘建伟领导的团队,成功的将光子隐形传送到距离地球1,400公里的“墨子号”量子卫星上,这是目前人类实现隐形传送光子的最远距离。

远距离传送的未来

虽然将人或物体从地球运送到遥远的空间位置的想法,目前仍停留在科幻小说的范畴,但将数据从一个原子到另一个原子的量子隐形传送,在多个领域有着潜在应用:计算机,网络安全,互联网等。

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谷歌量子计算机

基本上,任何依赖量子隐形传送将数据从一个位置传输到另一个位置的系统,都可以看到数据传输的速度比人们想象的要快得多。当量子隐形传态导致数据从一个位置移动到另一个位置时,没有任何时间间隔,由于存在叠加,数据在计算机的二进制系统中同时处于0和1的双重状态中,直到测量将状态崩溃为0或1为止,因此数据移动的速度快于光速。当这种情况发生时,计算机技术将迎来一场全新的革命。


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