未来的量子隐形传输

科幻电影《星际旅行》中，宇航员在特殊装置中平静地说一句，“发送我吧，苏格兰人”，他就会瞬间转移到外星球。真有这样的“隧道”让我们瞬间转移吗?研究量子态隐形传输技术的科学家们在理论上给出了肯定的答案。目前，中国实现了世界上最远距离的量子态隐形传输。量子态隐形传输是一种全新通信方式，它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息。它是构建未来量子通信网络的核心要素。不久的将来，这项成果还会在保密通信、量子计算机等方面有大量的应用，改变我们的生活。

　　

　　什么是量子态隐形传输?

　　

　　量子态隐形传输，借助的是在量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象，即通常所说的“量子纠缠”。“量子纠缠”的概念，是由爱因斯坦等人在1935年提出的，爱因斯坦称其为“鬼魅似的远距互动”。拿两个处在“纠缠态”的电子来说，它们的运动方向相反、速度相同，不论距离有多远，只要一个的自转方向改变，另一个必定随之改变，其中没有任何时间差。这种量子之间的“诡异”特性却被现代科学家巧妙利用于远程通信技术。他们把两个同源的量子分开，对其中一个施以“信息”，那么，远在千里之外的另一个量子也会有同样的“反应”，通过读取它的反应，可以实现远超目前水平的通信技术。

　　

　　量子态隐形传输研究历程

　　

　　1980年，法国物理学家阿兰·阿斯佩克特首次用实验证实了“量子纠缠”现象的存在，阿斯佩克特因此被授予2010年沃尔夫物理学奖。1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年，这个小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。2010年，由中国科技大学和清华大学研究人员组成的联合小组，成功实现了16千米的“量子态隐形传输”，而这个距离是当时世界纪录的27倍!该实验表明，科学家向全球化量子通信网络的最终实现迈出了重要一步。

　　

　　保密性“万无一失”

　　

　　科幻作家首先想到的，是用“隐形传输”让人或者物体神秘消失，科学家们则想到利用这一特点传递信息，因为量子通信技术能做到保密性“万无一失”。

　　保密性一直是通信领域的难题，这一课题在当代信息社会更是具有重要意义。目前所用的保密技术普遍使用密钥(一种加密和解密手段)，但要让对方与己方有相同的密码本。密码本在传送过程中是不安全的，有可能被人窃取或复印。因此，现在的保密通信本质上都不安全。

　　量子信息技术在建立密钥时，不是事先有一个密码本，而是与对方有一个协议。通过这个协议使用量子的性质，这些性质都是已知的，没有秘密可言。经过加密的信息除了传输者本人外，他人无法获知，即便看到也是乱码。手机泄密问题已经困扰着世界各国，通过量子传输的手段实现完全保密的通信，是现代科技人员努力实现的目标和梦想。科学家目前进行的实验是为了实现自由空间中“全球化量子通信”，即通过卫星转发量子信号，传至上万千米甚至更远的接收点，最终在全球范围内进行完全保密通话。