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人类的“瞬间传送”:利用量子纠缠,百年之内可实现?

时间:2018-06-27 11:58:06 来源:本站 阅读:3396252次

原标题:人类的“瞬间传送”:利用量子纠缠,百年之内可实现?

编者按:本文编译自英国卫报原题为“Teleportation: will it ever be a possibility?”的文章。

单看《星际迷航》,有许多问题需要回答。比如Phaser相位枪、曲速引擎(Warp Drive),这些概念不怎么合理,它还介绍了流行的概念“Teleportation”(隐形传输、量子传输、瞬间移动、心灵传动),当我们走进巨大的扫描器,就会发现自己已经到了另一个地方,意识、身体和灵魂全都转移过去。

如何完成的?从理论上讲有两种办法:在X地点进行物理解构,然后在Y地点重建,这是一种办法;或者将某个人转化为数据,然后发送,再转化为物质,就像有机传真机一样。

真的不可能实现吗?1993年,6名科学家组成一个团队,他们试图证明完美的瞬间移动是可能的,或者说,至少与物理定律并不违背。最近,美国中国的科学家开始尝试。中国科学家可以将光子瞬间传送到300英里外的卫星,传输时用到了“量子纠缠”现象。为什么会出现“鬼魅般的远距作用”(spooky action-at-a-distance,这是爱因斯坦说的)?说起来蛮简单,就是匹配的光子可以同时拥有相同的状态,即使相隔很远的距离也没有关系。改变一个光子的状态,另一个也跟着改变,二者之间找不到任何联系。

科学家正在研究,看看能否有办法利用这种现象传输信息,在两个纠缠的粒子之间传输。科学家还发现,可以用第三个粒子与原粒子中的一个纠缠,操纵遥远粒子的状态。

未来,我们可以利用这一原理搭建“量子互联网”,它更快、更强、不可能被黑,这种互联网会给人类带来巨大影响。如果想将人传送到办公室,抱歉,现在的科学还做不到,那是一个很遥远的目标。

人类还在研究如何让光子实现远距传输。假设人类找到其中的奥秘,知道如何远距传输原子,然后分子,那么要记录并传输的数据将会达到不可思议的容量。Michio Kaku是一名乐观的物理学家,他认为在未来10年里,人类就可以让分子实现远距传输。即使只是一个大肠杆菌,也包括大量原子,是多少呢?将9乘以10,然后算出90的10次方,相当于32万亿个,比宇宙中星星的数量还要多31.2万亿个。

莱斯特大学曾经发布一份报告,讨论一个有趣的问题:如果要将一个人远距传输,到底需要多少计算力呢?在传输过程中,先要将细胞变在数据,相当于10的42次方乘以2.6比特,也就是说在2.6后面加42个0。

要传送如此多的数据,需要超宽的带宽,还要10万亿千瓦时的电力。如果想将某个人远距传输,需要的电力相当于100多万年英国全电电力供应量之和,而且还要花4.8乘以100万再乘以100万年的时间来传输,比宇宙存的时间还要长350000倍。

即使真能等这么长的时间,人可能也无法在传输过程中生存下来。如果我们将人类最先进的3D打印机、材料和扫描仪拿出来,也没人办法完完整整“重新生成”一堆牛粪,人类比牛粪复杂很多,有神经元、有记忆、有思想或者个性。

既然如此,为什么不发一个复本呢?如果一个你出现在Y地点,那么X地点的你会怎样?原地点的你会不会被摧毁?如果真是这样,哪个头脑正常的人会测试这样的机器?

尽管如此,Kaku认为这些问题是可以解决的,远距传输人类也许可以在大约100年内实现。他认为远距传输机器的工作原理就像超高清MRI扫描仪,精准度达到一个像素一个原子的等级。

在传输数据时,Kaku认为可以用X线传输,它的波长很短,频率很高,传输的数据比普通光纤多100万倍。你的数据会加密,然后射向太空,在卫星网络之间弹跳,然后进入世界另一端的量子计算机,再让它组装还原。原来的你怎么办?Kaku回避此问题。在未来10年内,人类如果真能传输简单的分子,那么接下来就要传输DNA。

既然有如此多的数据要处理,还要粉碎如此多的原子。为什么不放弃“分解组装”的疯狂想法,干脆用更快的速度远距离传输物质呢?

也许时空扭曲就是远距传输的一种方法。不知道你有没有听别人打过这样的比方,拿一张纸,如果想将两个较远的点连接起来,只需要将纸折起来就行了,相当于将时空按点对点折叠,创造一座“爱因斯坦罗森桥”(Einstein Rosen Bridge)。听起来合理,但是这样的设备仍然只是一种设想,而且还与黑洞有关,它有一个缺点:需要将人体拉伸,拉成一条线,宽度相当于一个原子,然后才能传送到其它地方。

于是大家又提出其它方法,比如用等离子束传输,从理论上讲,将你从伦敦传到悉尼只要一分钟。或者可以使用更“传统”的媒介将人传过去,这种媒介类似NASA EmDrive一样的东西来驱动,通过“扭曲时空泡(warp bubble)”将人类传过去,时空泡,速度比光还快。

阿库别瑞提到了“扭曲时空泡”的理论,1994年发表,它需要数量惊人的能量,才能让空间发生膨胀和收缩,以便产生一个“扭曲的时空泡(warp bubble)”,让飞船在它里面超光速飞行。让空间和时间充当推进物,推动飞船在泡泡里穿行,这就如同踏上一部自动扶梯。

远距传输可能有点太遥远了,也许人类会再一次成为想像力的受害者:想到并不一定意味着能做到,或者应该去做。

编译组出品。编辑:郝鹏程

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