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也来纠缠一下量子纠缠? 王令隽?????????? 2015年9月27日 最近有几位朋友同时送来一篇奥创智能网的报道，“50年物理难题盖棺定论，爱因斯坦被证明错了”，要我写点东西科普一下。这篇报道说，“爱因斯坦是量子理论的始作俑者，可他本人一生都不愿接受量子力学的怪诞结论。他说过一句很有名的话“上帝是不投骰子的”，旨在否定量子力学对物理世界概率性的描述。”“然而，几天前由荷兰物理学家发布的实验结果终于表明，爱因斯坦错了。”。这位荷兰物理学家（Ronald Hanson）做的是什么实验呢？是在相距1.28公里的两个实验室通过“量子纠缠 ”来超光速传播信息的实验。这篇报道一面说他的实验“无懈可击”，一面又说“两边的光子精确同时到达的成功率很低，大约1.5亿个光子对中才能有一对光子成功干涉并实现电子的远程纠缠。因此，该实验一共進行了22个多小时，却只得到245 次有效数据。不过，该团队目前正在努力改進，以期提高效率。”听起来好像有点底气不足，有懈可击。 我一直不太愿意去纠缠量子纠缠，除了分身乏术以外，一个很大的原因是这个问题其实是一个很容易就通过实验得出结论的问题，根本不需要牵扯到深奥的理论和哲学。 量子纠缠最热门的两个研究方向都是实验课题：一个是量子计算机，一个就是上面这篇报道中所说的超光速信息传输，或曰量子隐形传输。前者纯粹从量子力学波函数的理论解释得到灵感，后者则是从激光物理实验中得到灵感。搞量子计算机的人们扬言，一旦量子计算机研制成功，其威力将大大超过现有的数字计算机，能够破译数字计算机无法破译的密码，因此对军方有强大的诱惑力。军方也因此成了这一研究方向的重要资金来源。搞隐性传输的人们扬言，他们可以通过量子纠缠以超过光速很多倍的速度传递信息，并且保密程度非常高。国内有官方媒体甚至报道说遁术也是可以实现的。这些，当然也对军方有极大的诱惑力。不过，这两个研究方向扬言的前景都是可以实验验证的东西，而不是像大爆炸宇宙学家鼓吹的东西，是远在140亿年前或者几百亿年以后的故事或者现象，或者在谁都不能到达的高维空间，无法验证验错。研究量子纠缠的人们扬言他们的结果 – 量子计算机或者隐性传输 – 都是有直接的军事用途的，是可以用实验直接检验的。假如你是一个不懂量子力学的国防部总装备部的部长，可以问问他们，你们的量子计算机能不能破译这段密码？你们的隐性传输线能不能以超光速将这段情报加密发到西沙的边防站？这就是实践检验。 我曾经问过一位在洛斯阿拉莫斯国家实验室从事量子计算机研究的朋友：你们现在这方面的研究进展如何？比如说，你们的“量子计算机”能够做几位的加减乘除？和最简单的只能做四则运算的计算器（calculator）相比，性能如何？体积多大？价格相差多少？他不能答。近来好像不太听到有关量子计算机的报道。 相比之下，对量子隐性传输的媒体报道却风头正健，风光得多。这项研究其实也非常容易实验验证。电磁波以光速传播，已经不是什么尖端科学，而是被工程技术人员用于平常的作业之中的实用技术。举个例子，大型钢铁厂的电缆都是埋在地下的，因为走明线太危险。可是地下电缆也有问题。如果一条电缆因为过流而产生短路，就会烧断，工人们叫“放炮”。必须立即修复以恢复生产。可是因为电缆是埋在地下的，必须先找到事故点，才能挖下去维修。外线电工们有一种仪器，专门用来找事故点。方法是从电缆终端（通常在变电所）发送一个很尖的电脉冲。这个脉冲传到事故点以后就被反射回来，因此在示波器上可以观察到两个脉冲信号。这两个脉冲信号之间的时间差就是电磁波从电缆终端到事故点一个来回的时间。这个时间差的一半乘以光速，就是事故点离终端的距离。这个方法的精度大约在几米的数量级（否则挖土的工作量就太大了）。这种设备在几十年前就有了，应该可以用来比较测验量子纠缠隐性传输的速度到底是不是真的比光速还快。还有更直截了当的方法: 让量子纠缠隐性传输线和普通的电报线路同时在两个城市之间传送一段莫尔斯码，看看哪个先到达。根据上述这篇报道的宣传，“两个朝相反方向运动的光子，只要不受干扰，无论相距多远都可以在瞬间传递信息。打个比方，即使牛郎和织女分居在银河两头，彼此心映即刻完成，无需时间。”银河两头的距离是多远呢？大约30万光年。多宽？约1千光年。也就是说，一束光从银河这边走到那边需要一千年，或者说大约一千万小时。牛郎织女要在七月七日晚上相会，前后不到12个小时，时间很紧，见面以后还要执手相看泪眼，互诉离别之苦，问问小孩上幼儿园的问题是否得到解决，还要留点时间做量子纠缠。这一切都要在王母娘娘早上睡醒横加干涉之前完成，所以他们飞过鹊桥的时间大概也就只有一个小时。即是说，他们过桥的速度应该比光速快一千万倍。可是量子纠缠专家们说“即使牛郎织女分居在银河两头，彼此心映即刻完成，无须时间”。就是说，牛郎织女量子纠缠的速度是无穷大！这是21世纪版的柏拉图恋爱！以这种速度和电磁波比，当然必胜无疑。 一个无法改变的事实是，量子隐形传输并不能传送任何物质或能量。量子隐形传态需要借助经典信道才能实现，因此并不能实现超光速通信。在量子隐形传输中，传输的只是“量子态”，而发送者和接收者都对这个量子态始终一无所知。这怎么能传送信息，应用于实际通讯呢？ |
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