第二站 量子糾纏——逆天的心靈感應(yīng)

　　帶著一點(diǎn)朦朧的感悟，我們繼續(xù)上路。

　　疊加態(tài)，如同孫悟空的分身術(shù)。因?yàn)橛兄?2分身，孫悟空可以同時(shí)既在此地，又在彼方。但是，如果唐僧想看清孫悟空究竟在哪里，這調(diào)皮美猴王的所有分身都會(huì)隨機(jī)消失，只留下一個(gè)。

　　講到這里，量子糾纏的概念就該登場(chǎng)了：相互獨(dú)立的粒子可以完全“糾纏”在一起，對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)行觀測(cè)可以即時(shí)影響到其它粒子，無(wú)論它們之間的距離有多遠(yuǎn)。

　　著名科學(xué)家愛(ài)因斯坦對(duì)此無(wú)法接受，稱其為“幽靈般的超距作用”。

　　要繼續(xù)開(kāi)始想象了：現(xiàn)在有一個(gè)大粒子衰變成了兩個(gè)小粒子，它們倆關(guān)系不和，朝著相反的方向飛開(kāi)去。假設(shè)這種粒子有兩種可能的自旋——“左旋”和“右旋”。根據(jù)總體守恒，如果粒子A為左旋，那么B一定為右旋；反之亦然。

　　可是，在我們沒(méi)有對(duì)A和B進(jìn)行觀測(cè)之前，它們的狀態(tài)都是不確定的，每個(gè)粒子都處于一種左/右可能性的疊加態(tài)。

　　接下來(lái)，出現(xiàn)的就是連愛(ài)因斯坦都無(wú)法理解的一幕了——一旦我們觀測(cè)粒子A，它的波函數(shù)瞬間坍縮，并隨機(jī)選擇了一種狀態(tài)——比如說(shuō)“左旋”；此時(shí)，盡管已經(jīng)和A相距遙遠(yuǎn)，粒子B的狀態(tài)也就瞬間確定了——它是“右旋”。

　　就算這兩粒子分別處于宇宙的兩端，它們同樣可以保持這樣可怕的“默契”——一旦你隨機(jī)選擇了左，那我一定會(huì)選擇右。任何所謂的心靈感應(yīng)，都比不上“量子糾纏”來(lái)得深刻。

　　第三站 量子隱形傳態(tài)——一場(chǎng)“神奇變變變”

　　終于，我們接下來(lái)要進(jìn)入核心景點(diǎn)了——如果，我要在兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子之間通信呢？

　　此時(shí)，我們制備出了處于量子糾纏狀態(tài)的光子α和光子β，并且把α給了身在北京的甲，把β給了身在上海的乙。我們實(shí)際上想傳遞的東西，是光子γ。

　　首先，我們讓光子α和光子γ產(chǎn)生干涉，并記錄下干涉結(jié)果；然后，甲需要用經(jīng)典通信的方式，比如打電話、發(fā)短信、傳電子郵件等，告訴乙這一結(jié)果。

　　拿到結(jié)果之后，我們就可以期待一場(chǎng)“光子變身秀”了。乙會(huì)操作一種叫作波片的東西，把β變成γ。

　　什么？這是什么意思？不要慌，可以這么理解：α和β處于糾纏態(tài)；所以當(dāng)α和γ發(fā)生干涉時(shí)，γ和β也就自動(dòng)具有某種關(guān)系了；甲告訴乙α和γ的干涉結(jié)果，其實(shí)是告訴乙，β和γ應(yīng)該具有怎樣的關(guān)系。于是，乙通過(guò)“反推”，就能將β變成γ。

　　請(qǐng)注意，量子隱形傳態(tài)，并沒(méi)有真正傳遞出去了什么東西，而是一場(chǎng)“神奇變變變”。在這場(chǎng)“通信”中，α和β都是為了主角γ而犧牲的“炮灰”。最終目的，是讓?duì)鲁蔀棣�，讓乙能夠獲得有關(guān)γ的一些信息。

　　但是，目前能用量子隱形傳態(tài)傳輸?shù)臇|西相當(dāng)有限。獲評(píng)2015年年度國(guó)際物理學(xué)領(lǐng)域十項(xiàng)重大突破之首的，是潘建偉和陸朝陽(yáng)等人的科研項(xiàng)目“多自由度量子隱形傳態(tài)”。這項(xiàng)工作的突破性，在于它首次傳送了光子的兩個(gè)性質(zhì)——“自旋”和“軌道角動(dòng)量”。

　　真正的應(yīng)用，確實(shí)任重道遠(yuǎn)。