目錄
1簡介
2概念科普
3超時空穿越（可能存在偽新聞）
?國外研究
?國際前沿
?人體傳輸
?可能證偽
4完成過程
5理論原理
簡介
隱型傳輸并不僅僅是懸疑小說上面的故事。它是真實的，而且早已存在了。或則起碼，量子的隱型傳輸已然成為了可能：這是指量子態從一個地方到另一個地方的瞬時傳輸。
促使這個技術成為可能的奇怪現象稱作量子糾纏，它是指對于個別特定的粒子而言，雖然它們早已在空間上分離了，但它們之間依然存在著的某種神秘聯接。
這項技術的關鍵在于對于這一現象的控制。這不是項容易的工作，將革新估算和通信的速率。很其實，沒有哪些比即時通信要更快了。要想像這樣的場景簡直是違反直覺的。
概念科普
量子信息學就是以量子熱學為基礎，重新考量主流的估算和通信理論及其實現技術的嘗試，之所以用嘗試這個詞，是我覺得這個學科的完善也還是在向精典信息理論妥協的結果。
明天量子信息學在其智力的觸角能伸到的地方早已取得了一些成果，其中容易理解的是量子比特的概念和隱型傳輸的通訊技術，也就是前文的實驗。
在精典信息論中，信息量的基本單位是比特，一個比特代表精典二值系統（0，1）的一個取值的信息量。量子信息學中，基本單位是量子比特或稱為量子位，量子比特是一個雙態量子系統，這兒的雙態指的是兩個線性獨立態。在量子信息中，用作量子位實現的雙態系統就是光子。解釋一下，愛因斯坦是第一個認識到電磁幅射是以量子方式進行的量子傳輸速率，并且是以量子方式傳播的。
我們把握了量子比特的概念，雖然就獲得了一個更寬廣的物質財富效應，可以實現在比特領域難以想像的操作。
量子隱型傳態技術就是正在新興的通信領域，借助量子糾纏現象，可以實現不發送任何量子位而把量子位的未知態（即這個態包含的信息）發送出去。這樣的凈結果，就是張三所擁有的“笑態=微笑+滑稽動作+惡搞服飾”，從張三處消失，并經過一個延后（精典通信和李四的操作時間），出現在李四那兒。張三位置不動，李四位置也沒有動，動的只是張三擁有的“笑態”，在李到處復活了。這在中國唐代學術領域稱為“遁術”。
與小說中稱為“遠距取物”不同的是，這只能稱為“遠距送物”，時間上送在先，復活在后。非常須要強調的是，里面的解說還遭到線性的局限，理論上可以利用量子的隱型傳態技術，傳輸任意復雜的量子態，包括那些態的組合。
例如量子秘鑰分配等出乎精典信息論可以理解的人間奇跡。
量子信息學的進展不盡如人意，發展平緩，主要緣由是世界科學界自二戰之后，具有遠見的學術巨子鳳毛麟角；其次，各國和社會均對此注重不夠，科學淪為經濟的發箍；這樣能夠有經費支持，有社會聲譽。假如搞前瞻性的量子信息這樣的探求行為，在學科內部彼此學術交流都困難，更不用說和現實社會的交流了。
實際上，早在19世紀和20世紀之交時，數學學就完成了從牛頓熱學向量子力學的變革。遺憾的是，世界如故，各國的中考試卷全部都在為精典物理和熱學唱歌頌詩。
超時空穿越（可能存在偽新聞）
國外研究
由中國農大和復旦學院組成的聯合小組在量子態隱型傳輸技術上取得的新突破，可能使這些往年只能出現在懸疑影片中的“超時空穿越”神奇場景變為現實。
據聯合小組研究成員彭承志院長介紹，作為未來量子通訊網路的核心要素，量子態隱型傳輸是一種全新的通訊方法，它傳輸的不再是精典信息，而是量子態攜帶的量子信息。
“在精典狀態下，一個個獨立的光子各自攜帶信息，通過發送和接收裝置進行信息傳遞。并且在量子狀態下，兩個糾纏的光子互為一組，互相關聯，但是可以在一個地方神秘消失，不須要任何載體的攜帶，又在另一個地方頓時神秘出現。量子態隱型傳輸借助的就是量子的這些特點，我們首先把一對攜帶著信息的糾纏的光子進行分拆，將其中一個光子發送到特定位置，這時，兩地之間只須要曉得其中一個光子的即時狀態，才能確切猜想另外一個光子的狀態，進而實現類似‘超時空穿越’的通訊方法。”彭承志說。
據介紹，量子態隱型傳輸仍然是學術界和公眾的關注焦點。1997年，法國蔡林格小組在室外首次完成了量子態隱型傳輸的原理性實驗驗證。2004年，該小組借助多瑙河底的光纖信道，成功地將量子“超時空穿越”距離提升到600米。但因為光纖信道中的耗損和環境的干擾，量子態隱型傳輸的距離未能大幅度提升。
2004年，中國農大潘建偉、彭承志等研究人員開始探求在自由空間實現更遠距離的量子通訊。在自由空間，環境對光量子態的干擾效應極小，而光子一旦穿透大氣層步入內層空間，其耗損更是接近于零，這促使自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優勢。
此外，該小組早在2005年就在福州創造了13公里的自由空間單向量子糾纏“拆分”、發送的世界紀錄，同時驗證了在內層空間與月球之間分發糾纏光子的可行性。2007年開始，中國農大——清華學院聯合研究小組在上海架設了歷時16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關鍵技術突破，最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱型傳輸，否認了量子態隱型傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基于衛星中繼的全球化量子通訊網奠定了可靠基礎。[
國際前沿
中國科學家近日當初創造了97公里的量子遠距離傳輸世界紀錄，引發震驚，不過黃河后浪推前浪。新浪科技引述俄羅斯化學學家組織網的報導稱，維也納學院和法國科大學的化學學家憑著143公里的成績再創了新高，朝著基于衛星的量子通信之路邁出了重要一步。
實驗中，俄羅斯化學學家安東-澤林格領導的一支國際小組成功在加那利群島的兩個島嶼——拉帕爾瑪島和特納利夫島間實現量子態傳輸，距離達到143公里，比中國的遠了46公里之多。
雖然，打破傳輸距離并不是科學家的首要目標。這項實驗為一個全球性信息網路打下了基礎，在這個網路，量子機械效應還能急劇增強信息交換的安全性，進行確定估算的效率也要遠遠超過傳統技術。在這樣一個未來的“量子互聯網”，量子遠距傳輸將成為量子計算機之間信息傳送的一個關鍵合同。
在量子遠距傳輸實驗中，兩點之間的量子態交換理論上可以在相當遠的距離內實現，雖然接收者的位置未知也是這么。量子態交換可以用于信息傳輸或則作為未來量子計算機的一種操作。在這種應用中，量子態編碼的光子必須才能傳輸相當長距離，同時不破壞脆弱的量子態。德國化學學家進行的實驗讓量子遠距傳輸的距離超過100公里，開辟了一個山西界。
參與這項實驗的馬小松(Xiao-songMa譯音)表示：“讓量子遠距傳輸的距離達到143公里是一項巨大的技術挑戰。”傳輸過程中，光子必須直接穿過兩座島嶼之間的紊流大氣。因為兩島之間的距離達到143公里，會嚴重消弱訊號，使用光纖似乎不適宜量子遠距傳輸實驗。
為了實現這個目標，科學家必須進行一系列技術革新。日本加爾興馬克斯-普朗克量子光學研究所的一個理論組以及美國沃特盧學院的一個實驗組為這項實驗提供了支持。馬小松表示：“借助于一項被稱之為‘主動頻域’的技術，我們成功完成了遠距傳輸，這是一項巨大突破。主動卷積用于傳輸距離這么遠的實驗還是第一次。它幫助我們將傳輸速率提升一倍。”在主動卷積合同中，常規數據連同量子信息一齊傳輸，容許接收者以更高的效率破譯傳輸的訊號。
澤林格表示：“我們的實驗展示了當前量子技術的成熟程度以及擁有如何的實際用途。第一個目標是基于衛星的量子遠距傳輸，實現全球范圍內的量子通信。我們在這條公路上往前邁出了重要一步。我們將在一項國際合作中運用我們把握的技術，中國科大學的同行也會參與這項合作。我們的目標是施行一項量子衛星任務。”
2002年以來就與澤林格進行量子遠距傳輸實驗的魯珀特-烏爾森強調：“我們的實驗取得了令人鼓舞的成果，為未來月球與衛星之間或則衛星之間的訊號傳輸實驗奠定良好基礎。”處在低月球軌道的衛星距地面200到1200公里。(國際空間站距地面大概400公里)烏爾森說：“在從拉帕爾瑪島傳輸到特納利夫島，穿過兩島間大氣過程中，我們的訊號減小了大概1000倍。不過，我們還是成功完成了這項量子遠距傳輸實驗。在基于衛星的實驗中，傳輸數據更遠，但訊號穿過的大氣也更少。我們為這些實驗奠定了一個挺好的基礎。”[2]
傳統計算機采用的是0與1的二補碼估算，二補碼很容易以電路的開與關，或則高電平與低電平表示。而量子估算則用一個個量子態取代了傳統計算機的二補碼估算位，稱之為“量子位”(qubit)。可以用量子態的正向和反向載流子分別代表0與1。與傳統計算機不同的是，量子態可以處于0和1的“線性疊加態”，這促使同時估算能力比傳統計算機有極大的提高。并且仍然以來最大的問題在于，量子計算機的核心，即用于運算的量子態本身極易遭到擾動，致使估算失敗。所以關鍵就在于怎樣找到一種方式，促使量子系統不受外界誘因的攪亂。
使用一種稱之為“量子固溶”的技術，才能找到8個超導流量子位的能級，使之不被熱運動或則噪音攪亂。既然許多復雜的問題最后都可以歸結為找尋一個互相作用的載流子系統的能級，量子固溶則早已有望解決一些方式的復雜問題了。
調整8個量子位，使其排成一列。因為特定方向的載流子會形成特定方向的磁場，讓每一個量子位的載流子和它左右相鄰的兩個保持同一方向（向下或則向上）。把兩端的量子位調整為反向，并容許中間6個量子位依據它們各自相鄰的量子位，重新調整載流子方向。因為外力強制了那兩個量子位載流子反向，這一調整過程最終弄成一個“受阻”的鐵磁極陣列。通過向同一方向傾斜量子位并下降能壘，最終促使該系統演變成了一種特殊的遇阻載流子陣列即為能級。
量子位可以通過兩種方法改變載流子方向：通過量子力學的隧穿機制，或則通過精典的熱運動。因為加熱會破壞量子位的量子性質，必須使用一種純粹通過隧穿效應致使載流子反轉的方式。使用冷卻系統，直至隧洞和熱運動造成的轉換都早已停止，量子位被“凍結”。通過在不同水溫下重復這一過程，就才能確定怎樣只使用隧洞效應完成量子固溶。降低載流子的數目，可以使該系統提供一個數學上實際可行的方式來實現一些量子算法。研究人員現在正應對這一挑戰，并計劃將這一過程應用于，比如機器學習和人工智能之類的領域。
人體傳輸
《星際迷航》中的量子隱型傳輸可以在數秒內完成人體傳輸，但現實理論覺得這一過程的發生須要4500萬億年。
到目前為止，關于量子傳輸的研究僅僅逗留在理論探求階段，有研究人員表示該技術的把握是宇宙先進文明的標志，將徹底改變空間旅行的途徑，只須要量子傳輸能夠進行空間旅行，根本不須要龐大而復雜的灰熊。《星際迷航》中展示的量子傳輸技術可以應用于人體，從傳輸物品到人體顯然又是一個飛越。
電影中傳輸人體的時間其實只要剎那，這么現實中量子傳輸理論從A點到B點須要多長時間呢？來自美國萊斯特學院的一組化學研究小組企圖通過物理工具對其該課題進行探求，其中一名稱作大衛?斯塔基的研究人員稱：按照我們的研究結果，假如完成一次人體頓時轉移須要的時間可能有點長，而且這些空間旅行方法一直是可行的。這么具體的時間大概會是多少呢？一秒鐘？一分鐘？還是一個小時？電影中企業號飛船的量子傳輸通道可以在幾秒鐘之內完成點對點的隱型傳輸，但現實理論估算表明這個時間須要4,500,000,000,000,000年！即4500萬億年！大概是宇宙年紀的350,000倍！
假如說星際迷航中的量子傳輸技術就像急速寬帶，這么現實理論推導入的量子傳輸則更像拔號上網，實在是太慢了！研究人員進一步假定，假如我們通過技術手段將一個單位的人完成弄成數據，這么整個化學結構將達到2.6除以10的42次方數目級，我們使用一個29.5至30百兆赫的帶寬，加上350,000倍的宇宙年紀（137億年），從宇宙誕生到現在只傳輸過一個單位的人。毫無疑惑，按照人類當前把握的量子傳輸理論，仍然未能理解這項超級技術，能把握量子頓時傳輸技術的物種才可榮登宇宙先進文明行列。
可能證偽
量子糾纏可以拿來通信是常見誤區
1.糾纏態粒子雙方必須在約定好的時間上“同時”測量子在某一方向上的載流子，而這些載流子的狀態存在一種相關性（調整角度，可以達到100%正相關）
所以量子通訊不可能達到超光速的信息傳遞
由于載流子的狀態是隨機的，例如1,0，-1，假若是完全正相關，在A點測的時侯是1，B點也是1.而且A點的測試員不曉得他會出現1還是0還是－1，這三個數字是隨機的，只不過AB兩點有超光速的“影響”而已
可以看做是一種糾纏態粒子之間的“加密”信息。。。
但是檢測的時間必須是約定好的（假如參考系的運動速率有很大差別，要用狹義相對論修正約定的時間的），也就是說不能用檢測間隔做信息傳遞的方法（相隔長時間檢測和相隔短時間檢測），由于怎么檢測都是約定好的。
2.首先，你可以制造一個糾纏態，（足夠長的時間后）讓它可以在足夠遠的空間點之上形成關聯，并且一旦檢測破壞了這個態（標準量子熱學里這個態的破壞（塌縮）是瞬時傳遍全空間的，我們通常說的借助量子糾纏的超光速就是指這一步），你就不能重新（超光速的）在這兩點之間構建新的糾纏態。
我們要從量子態提取信息，就必須檢測，一旦檢測，糾纏態才會破壞，因而你若果要保持糾纏態，就不能對它進行檢測。假定有一個糾纏態存在，在A進行檢測，波函數塌縮了，這時B處的狀態的確發生了變化，但因為它本身并不處在一個檢測行為中（否則波函數之前就塌縮了），因而在B處不可能實時獲知這個變化，只有通過打電話之類的精典行為，A處的人起碼得告訴B處的人早已做過檢測了，B處的人再來進行檢測，才有可能能得悉A處傳過來的信息具體是哪些。
所以量子通訊真正的優勢不是超光速，而是其保密性。理論上信息傳遞過程中是絕對安全的，敵軍最多可以破壞通訊，并且絕對難以查獲通訊內容。[
完成過程
一個量子通信的事例
為了完成一個量子傳輸的過程,你須要打算:
1.須要被傳輸的量子比特(Qubit).例如一個量子態為|Φ>的光子;
2.一個可以傳輸兩個傳統比特信息的普通訊道.比如無線電;
3.一個可以形成一組EPR糾纏對的裝置.比如通過BBO晶體的光子;
4.一個可以進行貝爾態檢測的裝置.
對于光量子通訊來說，假如須要把信息從A地傳遞到B地，須要如下步驟:
1.生成一對EPR糾纏的光子對，把它們分別分配到A地和B地。A地我們早已打算好了須要傳輸的光子|Φ>.
2.對A地的兩個光子做貝爾態檢測，使A地的兩個光子糾纏并崩塌到四種貝爾態的一種.此時B地的光子狀態早已改變，但是它不再處于糾纏狀態.
3.用傳統信道告訴B地的工作人員，剛剛A地進行的貝爾檢測得到的是四種結果中的哪一種.
4.B的工作人員通過得到的信息量子傳輸速率，對B地的光子做一個正變換，才能得到光子|Φ>的復制版本.
對于傳統的傳輸方法,假如要傳輸光子|Φ>就須要對它進行檢測，并傳遞相關參數。并且對于量子比特，檢測必然會造成波函數倒塌，因而我們難以獲得|Φ>的確切參數，從而就沒法完全復制它.
另外,雖然量子傳輸并不能用超過光速的速率傳遞實際信息.即使B地光子的狀態在A地進行貝爾檢測的頓時被改變了,但我們還是須要使用貝爾檢測的結果變換B的狀態才會得到須要的信息.
理論原理
量子通訊的理論原理
首先關于量子的“隱形”信道,雖然是處于糾纏狀態下的量子對.通常我們使用比較容易處理的EPR糾纏對(最大糾纏).此時量子對處于四種貝爾態的一種:
量子通訊原理
量子通訊原理
|Φ+>(AB)=(|00>+|11>)/sqrt(2);
|Φ->(AB)=(|00>-|11>)/sqrt(2);
|Ψ+>(AB)=(|01>+|10>)/sqrt(2);
|Ψ->(AB)=(|01>-|10>)/sqrt(2);
或則簡單地說她們狀態“必然一樣”或者“必然相反”.當其中的一個狀態改變的時侯，另外一個狀態也會立刻相應地變化.假定AB處于|Φ+>(AB)的狀態:
|Φ+>(AB)=(|11>+|00>)/sqrt(2);
假定須要傳輸的量子比特是:
|Φ>(C)=α|0>+β|1>（α,β為復數，且|α|^2+|β|^2=1);
由于C和EPR對A,B是不相關的，因而系統整體的狀態是:
|>=|Φ+>(AB)?|Φ>(C)
=[(|11>(AB)+|00>(AB))/sqrt(2)]?[α|0>(C)+β|1>(C)]
因為:
|11>=(|Φ+>-|Φ->)/sqrt(2);
|00>=(|Φ+>+|Φ->)/sqrt(2);
|01>=(|Ψ+>+|Ψ->)/sqrt(2);
|10>=(|Ψ+>-|Ψ->)/sqrt(2);
所以,可以把系統波函數轉換為對于AC糾纏的貝爾基底:
|>=0.5(|Φ+>(AC)?(α|0>(B)+β|1>(B))+|Φ->(AC)?(α|0>(B)-β|1>(B))+|Ψ+>(AC)?(β|0>(B)+α|1>(B))+|Ψ->(AC)?(β|0>(B)-α|1>(B)))
不難看出系統是以下幾種狀態的線性疊加:
|Φ+>(AC)?(α|0>(B)+β|1>(B))
|Φ->(AC)?(α|0>(B)-β|1>(B))
|Ψ+>(AC)?(β|0>(B)+α|1>(B))
|Ψ->(AC)?(β|0>(B)-α|1>(B))
但是以上每種狀態的概率幅相等.所以，當對于AC進行貝爾檢測的后，系統會倒塌到以上的一種狀態.
由于我們假如要使B的狀態和C相同,既：α|0>(B)+β|1>(B),只要使用對應的泡利矩陣變換就可以了.
所以當對AC的檢測結果為|Φ+>(AC)時，B不須要任何變換;
當對AC的檢測結果為|Φ->(AC)時，B的變換矩陣是[01/0-1];
當對AC的檢測結果為|Ψ+>(AC)時，B的變換矩陣是[01/10];
當對AC的檢測結果為|Ψ->(AC)時，B的變換矩陣是[0-1/10].
于是，量子傳輸就完成了.