科幻夢想（或純粹的幻想）——瞬間從一個地方到達另一個地方——在今年 2 月 14 日隨著道格·裡曼根據史蒂文·古爾德的小說改編的電影《Jumper》的上映而延續。我們請加州理工學院的量子物理學家 H. Jeff Kimble 解釋物理學家如何理解量子隱形傳態，結果發現它與計算的相關性高於通勤。
關於物理學中的隱形傳態，最大的誤解是什麼？
物體本身被髮送了。我們不是在傳送物質的東西。如果我想給你傳送一架波音 757，我可以把所有的零件都寄給你，或者我可以寄給你一張顯示所有零件的藍圖，寄藍圖要容易得多。隱形傳態是一種關於如何將量子態（波函式）從一個地方傳送到另一個地方的協議。
這很難做到嗎？
最直接的方法是想象它是一個電子：只需將電子從 A 點射到 B 點，它就會帶著它的量子態一起移動。但這並不總是那麼好，因為狀態在這個過程中會被搞亂。
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隱形傳態如何解決這個問題？
實現隱形傳態的特殊資源是糾纏。你是愛麗絲（位置 A），我遞給你一個處於未知量子態的電子。你的工作是將量子態（而不是電子）傳送到位置 B，即鮑勃。如果你試圖直接測量它，你必然會擾亂它。
你和鮑勃也共享一對電子——你有一個，鮑勃有另一個——它們處於糾纏態，這樣如果你的自旋向上，他的自旋向下，反之亦然。你對兩個電子進行聯合測量——我給你的那個和你與鮑勃共享的那個。這會給你兩個位元的資訊。你用手機給鮑勃打電話，把這兩個位元給他，他用它們來操縱他的電子。賓果！在理想情況下，他可以完美地重現我給你的電子的狀態。
為什麼要傳輸量子態？有什麼應用？
想象一下你想構建一臺量子計算機。量子儲存器必須與量子處理器對話。隱形傳態只是一種花哨的量子線。
那麼，自從《大眾科學》1997 年關於量子隱形傳態的報道以來，量子隱形傳態取得了哪些進展？
1998 年，我的團隊演示了光束的隱形傳態。我會說那是第一次真正的演示。幾年前[2004 年]，由科羅拉多州博爾德市國家標準與技術研究所的戴維·J·溫eland領導的一個小組，以及幾乎同時，奧地利因斯布魯克的 Rainer Blatt 領導的一個小組，傳送了一個捕獲離子的內部自旋。這是第一次用大質量粒子的狀態進行隱形傳態。最近[2006 年]，哥本哈根大學的尤金·S·波爾齊克小組將光的量子態直接傳送到了材料系統中。
這些演示有任何實際價值嗎？
它具有實際意義，因為量子計算機將是一個混合系統。光非常適合以極低的損耗從一個地方傳播到另一個地方，但光真的很難儲存。
換個話題——這部新電影《Jumper》是關於一個孩子和其他一些可以從一個地方瞬移到另一個地方的人。
我不知道。
如果你看過《X戰警2》，有夜行者...
我也沒看過《X戰警》。
你看 NBC 的《英雄》嗎？
不。我看一些足球季後賽。
但你知道柯克船長...
我有一些建議。別在你的故事裡談論傳送人。科學領域存在一個非常令人興奮的前沿領域，這是 15 或 20 年前不存在的，那就是量子資訊科學，它將傳統計算機科學和量子力學結合在一起。正在發生的事情令人興奮。