李尚清

About the Film

想象一下：當你意識到自己擁有穿越時空的超能力，你第一時間會做什么？懲惡揚善、成為拯救世界的超級英雄？然而電影《心靈傳輸者》的開頭不走尋常路——一個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，可以瞬間到達任何在記憶里曾出現(xiàn)過的地方。他想到的第一件事，不是當超級英雄，而是打劫銀行！與之相對應(yīng)的，世界上還有一種類似“心靈傳輸警察”的“游俠”，他們展開了對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，小到一個人，大到一輛車，都能通過“心靈傳輸者”的超能力無視距離，跨越空間。時空傳輸早已是科幻或奇幻題材的?？土?，那它到底只是一個幻想，還是真能實現(xiàn)呢？

Real Story

糾纏態(tài)的瞬間移動

電影中描述的瞬間轉(zhuǎn)移超能力，首先要解決一個問題，就是必須超越光速。而要說到超越光速，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)、運動、磁場以及其他的物理特性。根據(jù)量子力學理論的描述，兩個處于糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠，都能“感知”和影響對方的狀態(tài)。當一個粒子出現(xiàn)變化，另一個粒子就會出現(xiàn)同樣的變化。這種改變無視空間距離，其作用速度超過了光速。

當這一理論提出后，就有人提出了一個設(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)，那么在另一端就會復(fù)制出與這邊特性完全一致的人或者物，不就能實現(xiàn)瞬間傳輸了嗎？

History

超越光速的物理現(xiàn)象

幾十年來，物理學家一直在試圖驗證量子糾纏態(tài)是否真實，并進行了大量的實驗。如2008年，瑞士日內(nèi)瓦大學的物理學家Nicolas Gisin和同事將一對糾纏態(tài)光子分離，并通過兩根光纖，將兩者分別從校園發(fā)送到相距18千米的兩個村莊。光子沿途會經(jīng)過特殊設(shè)計的探測器，因此研究人員能夠隨時確定它們從出發(fā)點到終點的“顏色”。

實驗的結(jié)果表明，兩個光子的物理性質(zhì)改變一致，一個變紅，另一個同樣變紅，而且這種改變沒有可探測到的時間差，這說明糾纏粒子間確實擁有一種內(nèi)在的聯(lián)系，而不是兩者間某種信號的快速傳遞。

這個特點可以用在光信息傳輸上。如空間量子隱形傳輸實驗，就是借助光纖等信息傳輸通道、探討用“量子糾纏”來轉(zhuǎn)移信息的可行性。在這種傳輸實驗中，研究者多看重這種信息傳輸?shù)陌踩?，因為從理論上來說，量子密鑰對安全信息的加密是無法破解的。

2009年，中國的一個研究小組在北京八達嶺與河北懷來之間進行了長達16千米的自由空間量子信道實驗；2012年8月，中國科學家在國際上首次成功實現(xiàn)100千米量級的自由空間量子隱形傳輸和糾纏分發(fā)；2012年9月，奧地利的一次實驗將量子態(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ο笾挥泄庾?，并沒有進行其他粒子的實驗。因此，瞬間傳輸仍然只存在于電影和小說中，你還不必擔心像《心靈傳播者》描寫的那樣，被卷入超能力大盜和警察的斗爭之中。

量子傳輸理論對現(xiàn)實生活最大的影響，也許就是解決傳輸信號泄密的問題了。我們的手機、電腦、網(wǎng)絡(luò)……信息社會的一切正通過光信號無時無刻不在流通著，隨時隨地可能被人攔截、竊聽、解密。而量子傳輸?shù)奶刭|(zhì)，會讓通信實現(xiàn)完全保密，外界無法窺探。

另外，這一科技還將有助于量子計算機的研制。由于信息傳遞的極端高效，量子計算機可以做得極小，一個超高速的量子計算機可以放在口袋里，而裝備量子計算機的人造衛(wèi)星，直徑可以從數(shù)米減小到數(shù)十厘米。如日本公司開發(fā)一種量子元件超高密度存儲器，在1平方厘米面積的芯片上，可存儲10萬億比特的信息。

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