三體里對智子描述是相當興奮人心的。一顆質子大小的機器人,以光速運動,可以同步將月球的情況頓時傳遞到4光年以外的三體星人那兒;可以在人的眼里打出字幕,使人神經錯亂;可以干擾粒子對撞機的工作,使研究工作難以進行,因而封鎖月球人的基礎科學的進步……
但懸疑小說并不是真實的事實,甚至書中科學原理的引用上也與科學理論相去甚遠量子通訊儲存,只是用了一個科學名詞而已。
在故事中,智子是借助量子糾纏來傳遞信息的。三體星人通過二維展開,在四個質子中刻蝕上了電路,使其成為了智能機器人。并將它們分成了兩對,分別進行量子糾纏。將兩對糾纏粒子中的兩個留在三體星上作為通信和控制的工具,另外兩個發射到了月球上。利用量子糾纏的“鬼魅般的超距作用”(愛因斯坦語)來傳遞信息。
圖:量子糾纏
在現實世界中,量子糾纏確實有著“鬼魅般的超距作用”量子通訊儲存,糾纏在一起的量子被整合在了一起,產生了一個不分彼此的系統,而且難以單獨的描述其中一個量子的性質。無論將它們分開得多遠,它們依然是一個系統。
當沒有對粒子進行觀測時,它可以同時處于0和1的狀態(載流子方向相反),當對其中一個粒子進行觀察后,它的狀態立刻確定,比如是0,糾纏中的另一個粒子立刻才會確定它的狀態是1,無論它們分開多遠(哪怕是1光年)。神奇吧!
但糾纏中的粒子卻不能傳遞信息!意外吧!由于,粒子狀態的確定是隨機的,不能控制它處于某個特定的狀態,也就難以借助它傳遞任何信息。
舉個事例吧:有一雙奇怪的手套,它們分別被置于一個袋子里。在沒有被打開前,每只手套的狀態可以同時為右手和左手。將兩只手套分別帶到中國和日本,打開中國這只手套后,手套的狀態確定為左手,而英國的那一只立刻確定為右手。但我們不能確定打開袋子前指定它成為手臂,它是真正的隨機生成的手臂,其實也有50%的機率成為左臂。并且,新加坡這邊未能曉得中國那邊早已打開了袋子,即便是她們打開袋子觀測也難以曉得中國那邊早已打開了袋子。所以,這雙奇怪的手套未能傳遞任何信息。
中國的量子通信衛星是如何回事呢?
量子通信衛星確切的名子應當叫“量子加密通信衛星”,量子通道只是借助量子的真正隨機性來世成密碼,之后借助這個密碼來加密通信信息。加密后的信息仍然走的精典通道。所以,量子加密通信并沒有趕超光速進行通信。
量子加密通信的益處是可以真正的隨機生成一次性使用的密碼(一次一密);解決了密碼保存和傳遞中可能發生泄露的問題;也解決了借助物理加密方式可能被高速計算機破解的問題;量子加密通信甚至可以做到密碼比通信正文還長,這些加密方式,在目前和未來相當長的一段時間內都是難以破解的。甚至在理論上都是難以破解的。
回到智子上來,智子只是大劉借助想像力創造下來的量子機器人,它目前在理論上并不創立。從二維展開、光速飛行到穿越高維空間都只是想像中的“科學”,但正是這些想像力使這本書飽含了趣味。但要弄懂這本書,還須要讀者有一些基本的科學知識作為基礎。這本書最有趣的部份并不在于大劉創造的“科學”,而是對這個宇宙合乎邏輯的猜測,以及對宇宙未來進行的史詩般的描畫。