《心灵传输者》

2016-01-06 05:33李尚清
中学科技 2015年10期
关键词:光速超能力隐形

李尚清

About the Film

想象一下:当你意识到自己拥有穿越时空的超能力,你第一时间会做什么?惩恶扬善、成为拯救世界的超级英雄?然而电影《心灵传输者》的开头不走寻常路——一个饱受苦难的贫困少年,在一次落入冰窟中的意外后,突然发现自己拥有了一种超能力,可以瞬间到达任何在记忆里曾出现过的地方。他想到的第一件事,不是当超级英雄,而是打劫银行!与之相对应的,世界上还有一种类似“心灵传输警察”的“游侠”,他们展开了对少年这一类不受约束的“心灵传输者”的追捕,而这样的追捕在几千年前就已经出现……影片中各种传输满世界乱窜,小到一个人,大到一辆车,都能通过“心灵传输者”的超能力无视距离,跨越空间。时空传输早已是科幻或奇幻题材的常客了,那它到底只是一个幻想,还是真能实现呢?

Real Story

纠缠态的瞬间移动

电影中描述的瞬间转移超能力,首先要解决一个问题,就是必须超越光速。而要说到超越光速,就不得不提到量子纠缠。量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。根据量子力学理论的描述,两个处于纠缠态的粒子无论相距多远,都能“感知”和影响对方的状态。当一个粒子出现变化,另一个粒子就会出现同样的变化。这种改变无视空间距离,其作用速度超过了光速。

当这一理论提出后,就有人提出了一个设想:如果让人或者物的粒子与宇宙另一端的粒子处于纠缠态,那么在另一端就会复制出与这边特性完全一致的人或者物,不就能实现瞬间传输了吗?

History

超越光速的物理现象

几十年来,物理学家一直在试图验证量子纠缠态是否真实,并进行了大量的实验。如2008年,瑞士日内瓦大学的物理学家Nicolas Gisin和同事将一对纠缠态光子分离,并通过两根光纤,将两者分别从校园发送到相距18千米的两个村庄。光子沿途会经过特殊设计的探测器,因此研究人员能够随时确定它们从出发点到终点的“颜色”。

实验的结果表明,两个光子的物理性质改变一致,一个变红,另一个同样变红,而且这种改变没有可探测到的时间差,这说明纠缠粒子间确实拥有一种内在的联系,而不是两者间某种信号的快速传递。

这个特点可以用在光信息传输上。如空间量子隐形传输实验,就是借助光纤等信息传输通道、探讨用“量子纠缠”来转移信息的可行性。在这种传输实验中,研究者多看重这种信息传输的安全性,因为从理论上来说,量子密钥对安全信息的加密是无法破解的。

2009年,中国的一个研究小组在北京八达岭与河北怀来之间进行了长达16千米的自由空间量子信道实验;2012年8月,中国科学家在国际上首次成功实现100千米量级的自由空间量子隐形传输和纠缠分发;2012年9月,奥地利的一次实验将量子态隐形传输的距离拉大到了143千米。

Future Science

量子的应用

目前,量子态隐形传输的对象只有光子,并没有进行其他粒子的实验。因此,瞬间传输仍然只存在于电影和小说中,你还不必担心像《心灵传播者》描写的那样,被卷入超能力大盗和警察的斗争之中。

量子传输理论对现实生活最大的影响,也许就是解决传输信号泄密的问题了。我们的手机、电脑、网络……信息社会的一切正通过光信号无时无刻不在流通着,随时随地可能被人拦截、窃听、解密。而量子传输的特质,会让通信实现完全保密,外界无法窥探。

另外,这一科技还将有助于量子计算机的研制。由于信息传递的极端高效,量子计算机可以做得极小,一个超高速的量子计算机可以放在口袋里,而装备量子计算机的人造卫星,直径可以从数米减小到数十厘米。如日本公司开发一种量子元件超高密度存储器,在1平方厘米面积的芯片上,可存储10万亿比特的信息。

如果说神话是人类童年时期的想象力结出的绚丽果实,科幻就是站在科学巨人肩膀上飞驰的梦想。量子理论就像梦想的预告,还需要科学家一步步地去验证、探索。你不妨猜一猜,什么时候能实现跨越时空的物质传输呢?

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