糾纏的粒子有驚人的特性,這些特性違背一般的直覺。
比如說,對一個粒子的測量,可以導致整個系統的波包立刻塌縮,因此也影響到另一個、遙遠的、與被測量的粒子糾纏的粒子。這個現象并不違背狹義相對論,因為在量子力學的層面上,在測量粒子前,你不能定義它們,實際上它們仍是一個整體。不過在測量它們之后,它們就會脫離量子糾纏這種狀態。
而所謂的量子脫散呢?
解釋這個概念還要由薛定諤提出的薛定諤的貓的思想實驗說起。
薛定諤提出薛定諤貓的思想實驗以后,經過很長一段時間,人們才開始真正領會到,上述的思想實驗,實際上并不實際,因為它忽略了不可避免的與周圍環境的相互作用。
事實證明,疊加狀態非常容易受周圍環境的影響。比如說,在雙縫實驗中,電子或光子與空氣分子的碰撞或者發射輻射,就可以影響到對形成衍射非常關鍵的各個狀態之間的相位的關系。
在量子力學中這個現象,被稱為量子脫散。它是由系統狀態與周圍環境影響的相互作用導致的。
這個相互作用可以表達為每個系統狀態與環境狀態的糾纏。其結果是只有在考慮整個系統時(即實驗系統+環境系統)疊加才有效,而假如孤立地只考慮實驗系統的系統狀態的話,那么就只剩下這個系統的“經典”分布了。
量子脫散是現在量子力學解釋宏觀量子系統的經典性質的主要方式。
現在,我們再把論述的重點轉回到筆者所寫的這本《穿梭兩世的門》上來。
本書的主人公在多重世界里見到了另一個自己,但是奇怪的是,另一個世界的自己性別發生了變化,由男變成了女。筆者敢如此寫的原因,就來源于“量子脫散”理論,環境的變化使兩個世界出現了細微的差別,這其實也是本書娛樂性的來源之一,這里可以沒計許多梗。
接下來,我們再把注意力放回到本章開篇曾經提到的量子隱形態傳輸上來吧?這又是個什么東東呢?
中國科學院院士、量子衛星首席科學家潘建偉博士喜歡用孫悟空的“筋斗云”來比喻量子隱形傳態。
他說:
“在古典四大名著之一的《西游記》里,孫悟空一個‘筋斗云’就能越過十萬八千里。明朝的作家吳承恩怎么也不會想到,幾百年后科學家已經在微觀粒子層面的實驗上驗證了‘筋斗云’這種超能力的可實現性。利用量子糾纏發展出的量子隱形傳態,可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點,就像孫悟空的‘筋斗云’一樣,可以實現從a地到b地的瞬間傳輸。”
哈哈,非常精辟的比喻。
通過博士的比喻我們知道了,利用量子糾纏技術,需要傳輸的量子態如同科幻中描繪的“超時空穿越“,在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現。
比如:存放著機密文件的保險箱被放入一個特殊裝置之后,可以突然消失,并且同一瞬間出現在相距遙遠的另一個特定裝置中,被人方便地取出。這一假設也就是本書《穿梭兩世的門》中描述的量子隱形傳態傳輸艙的由來,其理論基礎是存在的。
日前,由中國科大和清華大學組成的聯合小組在量子態隱形傳輸技術上取得的新突破,可能使這種以往只能出現在科幻電影中的“超時空穿越”神奇場景變為現實。