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量子隐形传态或能穿过黑洞，量子粒子有望揭开黑洞内部 不过，马里兰大学的博士生Kevin Landsman指出，量子物理学认为进入黑洞的信息并没有丢失。根据量子力学，信息是不可能丢失的，但信息可以打乱或者隐藏于一个多体纠缠态之中。 根据最近刊载于《自然》（Nature）杂志上的一项新研究，作为第一作者的Landsman研究了量子信息的隐形传输和解密。他们发现，通过量子纠缠可以从黑洞中提取信息。  这个概念并不新鲜，早在45年前，斯蒂芬·霍金最早提出，由于量子粒子对随着量子涨落在真空中突然随机出现和消失，黑洞可能会受到破坏。如果一对量子纠缠的虚粒子对出现在黑洞边缘，负能反粒子会掉入黑洞，而正能粒子会带着黑洞的一部分质量逃离黑洞，这就是霍金辐射。 根据量子力学，粒子的状态只有在以某种方式测量或与某物相互作用时才能确定，否则它们就是出于不确定的叠加态。对于一对有着量子纠缠的粒子，它们的状态都是保持确定的。但如果其中一个粒子的状态被测定，那么，另外一个粒子无论身在何处，也会发生相应的变化来达到确定的状态。这对粒子似乎能够瞬间知道对方的情况，这种现象被称为量子隐形传态。两者之间的联系甚至可以提供更多相互作用的信息，超出了最初纠缠粒子对的信息，这就是所谓的超时间顺序相干函数。 如果真空中突然出现的虚粒子对中的一个粒子掉进了黑洞，那么幸存下来的那个粒子与掉进黑洞的粒子之间的量子纠缠效应就会在原本无法穿透的黑洞中产生一种通信。尽管进入黑洞内部的那个粒子会与其他粒子相互作用，从而打乱了信息，但物理学家认为，通过大规模量子计算来分析逃逸的另一个粒子是有可能的。  该研究合著者之一、来自加州大学伯克利分校的Norman Yao表示，这项工作极端困难，但是如果量子力学是可信的，它在原则上应该是可能的。 为了模拟黑洞，研究小组使用了一台量子计算机，其中有7个量子粒子(称为量子位)，它们以超低温的镱离子形式悬浮在电场中。四个量子位成两对：首先纠缠，然后分离。这就好比把纠缠粒子的其中一个扔进黑洞，而他们的配对粒子却呆在外面，但彼此相连。第三个量子位被添加到“黑洞”内部的两个量子位中，作为系统的输入，这三个量子位可以相互作用，打乱它们的量子信息。两个外部粒子也被允许与第三个量子位相互作用，第四个粒子被允许与所有三个量子位相互作用。 正如所希望的那样，研究人员发现，这些信息在模拟黑洞内部的粒子之间共享，然后传送到外部粒子。然而，信息传递并不完美。结果显示，隐形传态的保真度约为80%，这意味着缺陷和噪音占据了大约一半的量子信息，而剩下的信息在量子位之间共享。 该研究团队认为，这个实验是成功的第一步。虽然找回丢失的信息是不可能的，但解读它却不是不可能，只是非常困难。  悉尼大学的宇宙学家Geraint Lewis表示，尽管量子计算的成就令人瞩目，但它们能否被用作进入黑洞的信息门户还远未确定。黑洞是一个神秘的地方，现有的引力理论和量子力学还不能很好地结合在一起，这导致很多人猜测信息是如何泄漏出去的。如果纠缠的粒子能携带这些信息，如果这些信息能在黑洞风暴中幸存下来，那么也许勇敢的量子计算机探索者们就能弄清楚到底是什么掉进了黑洞。 尽管对黑洞进行了探索，但研究小组预计他们的量子传送和解读系统将会有更多的实际应用。其中一个可能的应用与量子计算机的基准测试有关，人们或许可以使用这项技术来诊断量子处理器中更复杂的噪音和退相干形式。 |
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