667Cc上的日落。這個系外行星坐落一個三合星體統中。ESO/L.Cal?ada
劉慈欣在《三體》中勾畫了一種才能跨越宇宙空間進行實時通訊的形式,也就是借助量子糾纏進行超距通訊。在現實中,這些通訊方法真的可以實現嗎?
我們曉得量子糾纏 通訊,恒定的真空光速是速率的極限。但在量子化學學中,存在著一種“糾纏態”,才能形成所謂的“超距作用”。
在我們常識中的“非糾纏”世界,假如兩枚硬幣被分別拋下,這么它們哪一面朝上只與機率有關,分別是50%,并且它們之間并不存在關聯,也就是說它們各自哪一面朝上并不取決于對方。
然而在“糾纏態”的量子世界里,卻有一種非常神奇的效應。這兩枚硬幣哪一面朝上,與對方哪一面朝上有關。假如我們曉得了“糾纏硬幣”中其中一枚是正面朝上,這么我們也就曉得了另一枚必然是正面朝下。并且量子糾纏 通訊,這些對應關系不受距離限制。
這就是所謂的“量子糾纏效應”。硬幣只是個便捷的比喻,在實際的量子化學學中,處于“糾纏態”的一般是粒子——比如光子或電子。
光子的載流子狀態一般可以用+1或-1這樣的數值來表示。假如有一對處于“糾纏態”的光子,在我們對它進行檢測之前,這對光子的載流子狀態是不確定的。但一旦我們測定了其中一個的載流子狀態是+1,這么就能否在頓時得知另一個的載流子狀態是-1,無論它是在對門臥室,還是在宇宙的另一頭。
所以,我們可以把這些量子效應實用化嗎?
通過光束分離器的激光束。
我們可以比較便捷地制造出一對糾纏粒子。例如讓兩個全同光子通過特殊的晶體,從這樣的晶體中射出后,這兩個光子就有糾纏關系。
但處于糾纏態的粒子間并沒有傳遞任何信息,而是處于一種特別奇怪的對應狀態,且只有當我們對它進行“被動”“詢問”時,這些對應關系才能突顯。如果我們逼迫其中一個粒子呈現某種狀態,這么它們之間的“糾纏關系”就會終止。
如果我們把“通信”只定義為超距的檢測,這么這無疑是可行的。并且在實際應用中,通訊并不只是檢測,而是要傳輸信息。加載特定的信息,就意味著要把人的“意志”“主動”強加給其中一個。而這,就意味著“糾纏關系”被終止。也就是說,無論你在月球上獲得哪些樣的結果,都和光年以外的那種粒子無關了。
量子化學學就是這樣讓人吃驚。我們只有通過檢測一對處于“糾纏態”,且整體狀態已知的粒子中的一個,才才能在頓時得知另一個的狀態;而沒有辦法把信息人為地加載給其中一個,并發獻給另一個。所以從這個意義上來說,超光速通訊是不存在的。
無論多么奇特,這就是量子化學學法則。我們估計沒有辦法在和上帝玩色子的時侯作弊了。