量子隐形传态是真实存在的，但它并不是你想象的那样

2017 年，物理学家将来自西藏的光子发射到一颗距离地球 300 多英里的卫星上。这些穿越太空的粒子在地球上引起了科幻幻想：星际迷航中的传送器还会远吗？抱歉打扰了大家兴致，但这种现实世界中的技巧，称为量子隐形传态，可能永远不会将你的身体从一个地方传送到另一个地方。它本质上是一种超级安全的数据传输，对于构成人类的一堆代码来说，这很难做到。

光子和微小的原子是我们能在瞬间长距离传送的最复杂的物体。同一类型的每个粒子（光子、中子、电子）都与亚原子种类的其他成员大致相同。

量子态的结构可以区分它们。例如，顺时针旋转的两个光子是相同的。你无法让一个光子毫无延迟地飞向别处（抱歉，这是魔术），但你可以在另一个地方创建它的副本。这对移动的人来说没多大用处，但对即时、安全的通信很有价值。

假设我在地球上，想和你（一名宇航员）分享一个秘密。我创建了一个加密代码（没有密钥就无法破译），并用它通过电子邮件向你发送了一封难以捉摸的信件。但我该如何发送密钥而不冒间谍拦截的风险呢？

我首先使用一组光子的状态将其编码为二进制（我可以说顺时针为 1，逆时针为 0）。我可以安全地共享数字，这要归功于当两个相同类型的粒子相互作用时发生的一个技巧：纠缠。如果光子 1 顺时针旋转，光子 2 就会逆时针旋转。如果一个发生变化，另一个也会发生变化——无论它们相距多远。

我可以拆开这样的一对光子——一个留在我身边，另一个以光线的形式向你发射——并且知道它们的状态将始终互补。这意味着你可以通过测量自己的粒子来推断出我的地球粒子上存储的信息。我所要做的就是等待我的另一半与第三个光子（我用二进制数字编码的光子）处于相同的状态，然后告诉你检查你自己的光子。一瞬间，它就变成了一把珍贵的万能钥匙。

很快，你就得到了我秘密粒子上隐藏的数字，而你却从未看到它。由于我发送给你的光子实际上并没有包含密码，直到它的纠缠伙伴切换到正确状态，我们才不会冒险在途中将我们的秘密泄露给闯入者。

相关：图片：罕见一瞥量子计算机的核心

此类转移可能在未来十年内变得普遍，但这一过程在人类运输中并不适用：一个人体内约有 10 ^{28 个}原子。复制所有这些数据需要将人体分解到原子水平（哎哟！），这几乎肯定会致命。然后，你必须利用在旅途另一端等待的粒子从头完美地重建人体。嘿，传真过来的那个版本会和原件是同一个人吗？

或许，最好把心灵传送及其所有哲学含义留给科幻故事，而我们则致力于寻找不那么致命的未来旅行方式。

本文最初发表于《大众科学》杂志 2019 年春季交通专题。