李尚清

About the Film

想象一下：當(dāng)你意識(shí)到自己擁有穿越時(shí)空的超能力，你第一時(shí)間會(huì)做什么？懲惡揚(yáng)善、成為拯救世界的超級(jí)英雄？然而電影《心靈傳輸者》的開(kāi)頭不走尋常路——一個(gè)飽受苦難的貧困少年，在一次落入冰窟中的意外后，突然發(fā)現(xiàn)自己擁有了一種超能力，可以瞬間到達(dá)任何在記憶里曾出現(xiàn)過(guò)的地方。他想到的第一件事，不是當(dāng)超級(jí)英雄，而是打劫銀行！與之相對(duì)應(yīng)的，世界上還有一種類似“心靈傳輸警察”的“游俠”，他們展開(kāi)了對(duì)少年這一類不受約束的“心靈傳輸者”的追捕，而這樣的追捕在幾千年前就已經(jīng)出現(xiàn)……影片中各種傳輸滿世界亂竄，小到一個(gè)人，大到一輛車，都能通過(guò)“心靈傳輸者”的超能力無(wú)視距離，跨越空間。時(shí)空傳輸早已是科幻或奇幻題材的?？土?，那它到底只是一個(gè)幻想，還是真能實(shí)現(xiàn)呢？

Real Story

糾纏態(tài)的瞬間移動(dòng)

電影中描述的瞬間轉(zhuǎn)移超能力，首先要解決一個(gè)問(wèn)題，就是必須超越光速。而要說(shuō)到超越光速，就不得不提到量子糾纏。量子態(tài)是指原子、中子、質(zhì)子等粒子的狀態(tài)，它可表征粒子的能量、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)以及其他的物理特性。根據(jù)量子力學(xué)理論的描述，兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子無(wú)論相距多遠(yuǎn)，都能“感知”和影響對(duì)方的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)粒子出現(xiàn)變化，另一個(gè)粒子就會(huì)出現(xiàn)同樣的變化。這種改變無(wú)視空間距離，其作用速度超過(guò)了光速。

當(dāng)這一理論提出后，就有人提出了一個(gè)設(shè)想：如果讓人或者物的粒子與宇宙另一端的粒子處于糾纏態(tài)，那么在另一端就會(huì)復(fù)制出與這邊特性完全一致的人或者物，不就能實(shí)現(xiàn)瞬間傳輸了嗎？

History

超越光速的物理現(xiàn)象

幾十年來(lái)，物理學(xué)家一直在試圖驗(yàn)證量子糾纏態(tài)是否真實(shí)，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。如2008年，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的物理學(xué)家Nicolas Gisin和同事將一對(duì)糾纏態(tài)光子分離，并通過(guò)兩根光纖，將兩者分別從校園發(fā)送到相距18千米的兩個(gè)村莊。光子沿途會(huì)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的探測(cè)器，因此研究人員能夠隨時(shí)確定它們從出發(fā)點(diǎn)到終點(diǎn)的“顏色”。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，兩個(gè)光子的物理性質(zhì)改變一致，一個(gè)變紅，另一個(gè)同樣變紅，而且這種改變沒(méi)有可探測(cè)到的時(shí)間差，這說(shuō)明糾纏粒子間確實(shí)擁有一種內(nèi)在的聯(lián)系，而不是兩者間某種信號(hào)的快速傳遞。

這個(gè)特點(diǎn)可以用在光信息傳輸上。如空間量子隱形傳輸實(shí)驗(yàn)，就是借助光纖等信息傳輸通道、探討用“量子糾纏”來(lái)轉(zhuǎn)移信息的可行性。在這種傳輸實(shí)驗(yàn)中，研究者多看重這種信息傳輸?shù)陌踩?，因?yàn)閺睦碚撋蟻?lái)說(shuō)，量子密鑰對(duì)安全信息的加密是無(wú)法破解的。

2009年，中國(guó)的一個(gè)研究小組在北京八達(dá)嶺與河北懷來(lái)之間進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)16千米的自由空間量子信道實(shí)驗(yàn)；2012年8月，中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)100千米量級(jí)的自由空間量子隱形傳輸和糾纏分發(fā)；2012年9月，奧地利的一次實(shí)驗(yàn)將量子態(tài)隱形傳輸?shù)木嚯x拉大到了143千米。

Future Science

量子的應(yīng)用

目前，量子態(tài)隱形傳輸?shù)膶?duì)象只有光子，并沒(méi)有進(jìn)行其他粒子的實(shí)驗(yàn)。因此，瞬間傳輸仍然只存在于電影和小說(shuō)中，你還不必?fù)?dān)心像《心靈傳播者》描寫(xiě)的那樣，被卷入超能力大盜和警察的斗爭(zhēng)之中。

量子傳輸理論對(duì)現(xiàn)實(shí)生活最大的影響，也許就是解決傳輸信號(hào)泄密的問(wèn)題了。我們的手機(jī)、電腦、網(wǎng)絡(luò)……信息社會(huì)的一切正通過(guò)光信號(hào)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在流通著，隨時(shí)隨地可能被人攔截、竊聽(tīng)、解密。而量子傳輸?shù)奶刭|(zhì)，會(huì)讓通信實(shí)現(xiàn)完全保密，外界無(wú)法窺探。

另外，這一科技還將有助于量子計(jì)算機(jī)的研制。由于信息傳遞的極端高效，量子計(jì)算機(jī)可以做得極小，一個(gè)超高速的量子計(jì)算機(jī)可以放在口袋里，而裝備量子計(jì)算機(jī)的人造衛(wèi)星，直徑可以從數(shù)米減小到數(shù)十厘米。如日本公司開(kāi)發(fā)一種量子元件超高密度存儲(chǔ)器，在1平方厘米面積的芯片上，可存儲(chǔ)10萬(wàn)億比特的信息。

如果說(shuō)神話是人類童年時(shí)期的想象力結(jié)出的絢麗果實(shí)，科幻就是站在科學(xué)巨人肩膀上飛馳的夢(mèng)想。量子理論就像夢(mèng)想的預(yù)告，還需要科學(xué)家一步步地去驗(yàn)證、探索。你不妨猜一猜，什么時(shí)候能實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)空的物質(zhì)傳輸呢？