2014年07月30日08:37
不知道信息內容也可以傳輸
那麼，要想讓自己身邊的粒子狀態瞬間移動到遠方，應該怎麼做？比如說，讓愛麗絲通過隱形傳態向鮑勃發送信息，現在知道的是要遵循以下步驟。
首先要制作處於量子糾纏態的粒子A和B，粒子A發送給愛麗絲，粒子B發送給鮑勃。接著，愛麗絲使疊加了准備發送給鮑勃信息的粒子P與手頭的粒子A產生量子糾纏關系，測量其狀態。應用前面介紹的遠程操作原理，粒子P疊加的信息能夠瞬間轉移到鮑勃的粒子B上。
但有一點需要注意的是，按照上面的步驟，愛麗絲傳送給鮑勃的信息並不完整。還需要增加一個步驟。那就是愛麗絲通過某種方式，把自己測得的“粒子P與粒子A糾纏態的測量結果”發送給鮑勃，鮑勃根據接收到的結果，通過簡單的步驟對轉移到粒子B的信息進行修正。這樣，鮑勃就獲得了愛麗絲希望發送的粒子P的完整信息。而愛麗絲原本持有的粒子P在與粒子A處於糾纏態后，其疊加的信息會隨之消失。這樣就做到了隱形傳態。
因為需要略做“修正”，所以雖然是隱形傳態，但信息的移動速度無法超過光速。說到這裡，或許會有讀者產生疑問：“既然如此，通過電話和互聯網向鮑勃發送信息不就好了？”其實並非如此。這項技術的優勢在於愛麗絲即使不知道粒子P的詳細信息，也能向鮑勃發送。為什麼“不知道也能發送”會成為優點呢？舉一個容易理解的例子，使人體發生瞬間移動時，事先調查人體所有組成粒子的信息幾乎是不可能的。
下面介紹量子隱形傳態。這次日本國立信息學研究所與俄羅斯科學院這次的研究成果究竟有什麼新發現呢？
其實，前面介紹的量子隱形傳態實驗的成功先例都是使用極少數的光子和原子。而不是像科幻片中人和物體的隱形傳態那樣，傳輸由數量龐大的粒子組成的“宏觀物體”。在過去，肉眼可見的“宏觀物體”的量子隱形傳態一直被認為是極其困難的。
為什麼少數粒子的隱形傳態可以實現，而由大量粒子組成的物體難以實現？這是因為粒子的數量越多，越容易受到外界的各種影響，從而導致量子糾纏態快速消失。如果無法保持量子糾纏態，就無法實現隱形傳態。
宏觀物體也可使用的量子糾纏態
不過，研究小組此次從理論上証明了一個結論：通過改進方法，宏觀物體也可以實現量子隱形傳態。具體來說，就是發現了能夠遏制宏觀物體免受外界影響的新量子糾纏態。
這是一種什麼樣的狀態呢？用一句話來概括，就是利用物質的“玻色-愛因斯坦凝聚”狀態。物理學家玻色與愛因斯坦提出的玻色-愛因斯坦凝聚是指大量粒子在極低溫度下狀態趨同的現象。“超導”、“超流”等著名的物理現象都與玻色-愛因斯坦凝聚有關。
前面所說的愛麗絲與鮑勃之間的量子隱形傳態使用了A、B、P共3個粒子。而此次新開發的方法利用處於玻色-愛因斯坦凝聚態的眾多粒子置換了這這些粒子。並且通過改進幾個條件，實現了宏觀物體在愛麗絲與鮑勃之間的瞬間移動。
這次的理論研究成果能否在實驗中得到証實呢？研究小組表示，利用小型實驗裝置實現玻色-愛因斯坦凝聚的技術已經確立，今后，宏觀水平的隱形傳態完全有可能在實驗中得到証實。
人體瞬間移動能否實現？
最后，讓我們一同來看大家最關心與好奇的問題。此次開發的技術在未來能否推動人體隱形傳態的實現？對於這個問題，日本國立信息學研究所的Byrnes給出了下面的回答。
“量子隱形傳態隻能傳輸代表物體狀態的信息。要想實現人體瞬移，需要在其他地方准備原子等材料。而且，人體所包含的信息比此次提出的方法能夠移動的信息要復雜得多。人體隱形傳態在理論上或許可行，但目前近乎不可能。”
研究的最大目的是應用於量子計算機（攝影：陶山勉）
量子隱形傳態是使信息發生瞬間移動的技術，而非物質。因此，Byrnes說：“在人腦中植入芯片，把腦內信息發送至遠方或許更具有現實性。”
Pyrkov與Byrnes研究量子隱形傳態的最大目的是要把這項技術應用於將會在未來投入實用的超高速計算機“量子計算機”上。量子計算機能夠利用量子力學原理，實現遠超傳統超級計算機的能力，是一種夢幻般的存在。但就目前而言，即使開發出量子計算機，也無法令所有計算都加快速度。研究小組期待借助“宏觀物體”的量子隱形傳態技術，也許能突破量子計算機的這一極限。（作者：田中 深一郎，日經技術在線！供稿）
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