愛因斯坦的狹義相對論的理論成果之一是，沒有什麼比真空中的光速快。光速被認為是宇宙中所有事物的通用速度極限，這被科學界廣泛接受。但是在科學中，如果您制定嚴格的規則，那麼有人會試圖反駁它，或者至少會發現漏洞。而且光速也不例外，有許多科研學家試圖挑戰宇宙第一快速度的嘗試一直沒有停止過。

愛因斯坦

真空中的光以每秒299,792公里的速度傳播。 2011年9月，從事檢測中微子振盪現象的物理學家在科學界掀起了一陣狂潮，他們宣佈實驗產生的中微子的速度比光速快。實驗運用位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究組織超級質子同步加速器產生的高強度、高能量的μ中微子束向730公里之外、位於意大利中部山區的格蘭沙索國家實驗室的地下實驗室傳送，比光束提前到達約60納秒。

這一宣稱在科學界引起轟動，質疑中微子速度超光速的聲音接踵而至，許多科學家都認為這是一個錯誤的實驗結果；最後，發現設備問題，電纜鬆動是罪魁禍首，該研究團隊宣佈實驗結果是錯誤的。因此，事實證明沒有必要重寫愛因斯坦的理論。

意大利中部山區的格蘭沙索國家實驗室

其他研究人員正試圖改變規則，而不是打破規則。事實上，彎曲時空是在太空旅行中如何達到超光速（比光速快）的一種理論。這個想法是，太空時間可以在宇宙飛船前收縮，並在它後面膨脹，而飛船將保持靜止在扭曲氣泡中，而氣泡本身移動的速度比光速快。這個概念最初由墨西哥理論物理學家米格爾·阿爾庫比耶爾，在1994年，作為一個理論模型提出，但需要宇宙大小的負能量（負能量，在物理學上解釋是指低於真空零點能的能量。）來為這一現象提供動力。

後來經過改進，它需要一個行星大小的量，然後又再次改進，它需要一個與“旅行者1號（Voyager 1）”太空探測器差不多大小的量。不幸的是，負能量將必須來自難以獲得的奇異物質，而我們目前只是在翹曲驅動器的微型實驗室進行實驗。這些理論背後的數學依據是基於相對定律，因此，從理論上講它不會違反規則。這項技術，如果它實驗成功的話，也不會比光速快，但比人類現在最快飛行器的速度要快得多，這是我們渴望已久的速度。

“旅行者1號（Voyager 1）”太空探測器

超光速領域研究除了應用在太空旅行，一些科學家正致力於做同樣的事情，以便更快地進行數據傳輸。這些科學家希望通過技術手段，實現比光快的數據傳輸。

數據可以以光速傳播嗎？

目前，我們的大多數數據都通過銅線或光纖電纜傳輸。即使我們通過手機通過無線電波發送數據，無線電波也以光速傳播，它最終也會在某個時候穿越互聯網的有線網絡。用於長途信息傳輸的兩種最常見的銅線是雙絞線（首先用於電話，後用於撥號互聯網和 DSL）和同芯電纜（最初用於有線電視，然後是互聯網和電話）。同芯電纜是兩者中速度較快的電纜，但更快的是光纖電纜。光纖電纜不是使用銅以電信號的形式傳導數據，而是將數據作為光脈衝移動。

光纖電纜

通過光纖的光線不如通過真空的光快。光，當通過幾乎任何介質時，比我們所知的光速的萬能常數要慢。這種差別通過空氣可以忽略不計，但光線通過其他介質（包括玻璃）顯著降低，光纖電纜的核心組成成分是玻璃纖維。介質的折射率是真空中的光速除以介質中的光速。所以，如果你知道其中兩個數字，你可以計算另一個。玻璃的折射率約為1.5，如果將光速（大約 300，000 公里）除以該折射率，則每秒大約獲得 200，000 公里，這是通過玻璃的光的近似速度。有些光纖電纜由塑料製成，具有更高的折射率，因此速度更低。

速度下降的部分原因是光的雙重性，它同時具有粒子和波的屬性。光實際上是由稱為光子的粒子組成的，它們通過電纜不會以直線移動。當光子擊中物質分子時，它們會向不同方向反彈。介質的光折射和吸收最終導致一些能量和數據丟失。這就是為什麼信號不能無限期地傳播，必須定期放大信號以覆蓋長距離。然而，並不是所有光的減速是壞消息，一些雜質被添加到光纖中，以控制速度，並有助於有效地傳遞信號。

光在介質中折射

光纜傳輸比銅線快得多，並且不會受到電磁干擾的影響。光纖的速度可以達到每秒數百千兆位，甚至 TB 位。家庭互聯網連接沒有達到這樣的超高速，因為部分小區的許多家庭共享網絡佈線，甚至使用光纖的網絡通常最後一段用銅線進入人們的家庭。但隨著光纖進入到您家庭，您可以獲得每秒 50 到 100 兆比特的數據傳輸帶寬，而 DSL 線路平均則為每秒 1 到 6 兆比特，同芯電纜的傳輸速度為每秒 25 兆比特。當然，實際數據速度因位置、提供商和您選擇的服務項目而異。

還有其他導致信號延遲（延遲）的事情，例如訪問網頁或下載數據時所需的來回通信。您的計算機和承載數據的服務器正在通信，以確保它們已同步並且數據傳輸成功，從而造成了延遲，雖然這是短暫而必要過程。數據必須經過的距離也將影響到達目的地所用的時間，並且在任何硬件和數據佈線上都可能存在額外瓶頸，系統的速度只有最慢組件的速度。在即時通信時代，每毫秒都很重要。

最近，通過減少干擾和其他技術，以接近光纖速度傳輸銅線數據傳輸取得了突破性進展。研究人員還致力於通過空氣進行光傳輸數據，比如使用燈泡進行WiFi，或者將激光束從建築物傳輸到建築物。同樣，通過空氣的光確實以接近光速的速度移動，但到目前為止，我們還沒有任何東西能超過速度限制，我們能否實現實際的速度比光更快的傳輸速度？

超光數據傳輸的可能性

美國國家標準技術研究院（NIST）的科學家聲稱，使用稱為四波混合的方法實現了比光數據傳輸更快的量子數據傳輸，順便說一句，這種現象被認為是光纖線路中的一種干擾形式。該實驗通過加熱的銣蒸汽發送一個短的200納秒的種子脈衝，並同時以不同的頻率發送第二個泵浦光束以放大種子脈衝。來自兩個光束的光子都以產生第三束光束的方式與銣蒸氣相互作用。

• 此圖顯示了四波混合的過程。激光的種子脈衝與泵浦光束一起被髮送到含有銣原子紅氣的加熱單元中，從而放大種子脈衝，使其達到超光速。

顯然，放大的種子脈衝和新產生的脈衝的峰值，都可以比在真空中以光速行進的參考光束更快地出射。他們報告的速度差是四波混合的方法實現數據傳輸比通過真空的光快50到90納秒。 他們甚至宣稱能夠通過改變輸入種子脈衝的失諧和功率來調諧脈衝的速度。

另一種快速數據傳輸技術是量子隱形傳態，它依賴於糾纏對的存在：有這樣的兩個粒子，將它們在空間中分開後（無論空間距離多遠），它們仍然共享它們的屬性，成為一個整體的兩半。 因此，對其中一個A（愛麗絲）的作用將立即對另一個B（鮑勃）產生作用。這還需要第三個粒子，其中包含您嘗試傳輸的實際數據位。

• 該圖展示了處於糾纏量子態的原子。左側原子A（愛麗絲）的狀態表示的信息被傳送到1米外的原子B（鮑勃）。

用激光以某種方式將糾纏的粒子之一傳送到其他地方。它實際上並不是在傳輸光子，而是將新的光子更改為原始光子的副本。可以將糾纏對中的光子與第三光子進行比較，以找到它們的相似性或差異，並且可以將該信息中繼到其他位置，並與雙粒子進行比較以收集數據。這聽起來可能會導致即時傳輸，但事實並非如此，激光束僅以光速傳播。

但是，如果我們把該技術成功用於數據傳輸，這對於通過衛星發送加密數據以及將量子計算機聯網具有潛在的應用。而且，它比任何超光數據傳輸的嘗試都更進一步。中國合肥科技大學的潘建偉領導的團隊，於2017年成功的將光子傳送到距離地球1,400公里的“墨子號”量子衛星上，這是目前人類傳送光子的最遠距離。

地球軌道上的“墨子號”量子衛星

關於有意義的信息能否比光傳播得更快，目前沒有答案。 即使數據在隨後的實驗中獲得成功，我們也只能以可能超過光速的速度傳輸幾個量子粒子。要擁有具有實用的數據傳輸形式，必須能夠將具有某種意義、保真的集約數據位，發送到另一臺可以解釋它的計算機上。如果這實現不了，世界上最快的數據傳輸將毫無意義。

但是，可以肯定的是，如果光速被打破，我們將把它應用到我們的互聯網傳輸遠遠早於星際旅行。 數據地快速傳輸，對於我們觀看高質量的電視和以最快的速度上網的能力至關重要。也許出於這些目的，讓數據信息做到像光速一樣快的傳輸也會產生奇蹟。