02.18 量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

一提到量子力學,想必大家的第一印象就是玄乎。其實量子力學是一套極其嚴格的理論體系,它有著嚴格的數學基礎。量子力學在科學家心中並沒有大家想象地那麼玄乎,甚至是一連串抽象的公式。

量子力學的確有很多違背常識的現象,但當你接觸多了這種現象之後,便會習以為常。而普通人第一次接觸這樣的理論,難免會被“量子糾纏”這樣的術語震撼到。

科學家在量子糾纏的基礎上還引申出新的技術,那就是量子隱態傳送。

這麼說吧,量子隱態傳送的確有可能實現宏觀物體的瞬間轉移,不過這仍然是個哲學命題。接下來我就好好科普一下隱形傳態,你就會明白隱形傳態在解決人體轉移過程中產生的關鍵性問題了。

首先,我們熟悉一下量子糾纏,相信看過我的文章的讀者對量子糾纏再熟悉不過了。為了照顧新讀者,我們還是簡單複習一下量子糾纏。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

在原子級別之下,也就是次原子粒子構成的微觀世界中,量子糾纏是極其普遍的自然現象。兩個耦合的次原子粒子經過某種操作會分離開來,而分離之後的粒子則在數學形式上會形成多元函數,也就是包含多個未知量的函數。如果這個多元函數不可以分離成單獨的一元函數,那麼這兩個粒子就處於糾纏態。

即便它們相距多麼遙遠,也會形成超越時空的“鬼魅”作用。這種超越時空的作用主要體現在對一個粒子進行測量,另一個會同時改變。即便一個糾纏粒子在銀河系中心,另一個在仙女座星系,它們也會同時作用。這種作用在“速度”概念上超光速是毋庸置疑的。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

但是對糾纏粒子的測量,會導致量子態坍塌,坍塌後的量子態是完全坍塌的結果,這也意味著量子糾纏並不可以傳遞確定的信息,所以量子糾纏的超光速並不違背相對論。

我們可以利用量子糾纏幹什麼?

首先,我國的量子加密通信就是利用到量子糾纏和量子不可克隆的相關原理做成的。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

除此之外,我們還可以利用量子糾纏進行量子隱形傳態。

首先要否定這樣一種想法:量子隱形傳態絕不是把地球上一個物體掃描一遍,並得知這個物體的所有粒子構成和排列信息,並將這些信息傳送到另一個地方再重新組合起來,並形成該物體。這種思路在量子力學中是錯誤的,目前量子力學並不支持這樣的行為。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

關鍵的問題在於:微觀粒子並不同於宏觀物體,比如A粒子原本處於x的量子狀態,你對A粒子測量之後,它就變成了y狀態了。你得到的也是y狀態的A粒子,這就是測量坍縮。也就是說單純的測量行為只會摧毀一個粒子的最初狀態,你得到的信息也是被你摧毀之後的粒子狀態,那麼你要重新構成這個粒子就必須得知這個粒子的最初狀態,也就是x狀態。但是你又不能直接測量它,所以直接掃描粒子的行為並不能獲取到它最初的狀態。

現在還有一種方式可以複製粒子的量子狀態,也就是隱形傳態技術

首先,我們拿出來一個C粒子,我現在需要把C粒子的量子狀態全部轉給在遠處的B粒子,那麼我們可以直接把B和C糾纏在一起,形成糾纏粒子並傳遞C的粒子量子狀態嗎?

答案是否定的,因為如果B與C直接形成糾纏態,那麼B與C就不可能擁有相同的量子狀態,而是糾纏狀態。

但是我們可以引入第三個粒子A,讓粒子A與粒子B先糾纏在一起,也就是形成A-B的糾纏態。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

這時候我們在把A放在C的旁邊,雖然A與C不是糾纏態,但是可以把A與C粒子進行bell測量。其測量的結果就是四種bell態之一,四種狀態的其中一種狀態是真正意義上的隨機事件

對A與C的bell測量,並隨機出現一種bell態的結果,這種結果通過A與B的糾纏態,也會影響到遠處的B粒子,並同時導致A與B的糾纏態坍塌。因為對A與C的測量已經就是對A與糾纏態的一種操作,並會導致糾纏態坍縮。

即便出現了測量坍縮,但好處就是我們可以把A與C的bell態結果測量出來,並通過無線電波的信號傳給遠處的B粒子,B粒子通過相對應的操作就可以還原出C粒子的最初量子狀態。

就這樣,C粒子的量子狀態就全部複製到B粒子上了。

量子隱形傳態的“隱”也就是說,我們並沒有直接影響量子隱態的傳遞過程。

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

隱形傳送必須經過兩種方式:一種是糾纏態,另一種是通過電磁波傳遞bell態結果。其中任何一種方式都不能獨立完成隱形傳態。

即便量子糾纏的作用速度遠超光速,但是用電磁波傳遞bell態結果卻是光速,這就導致隱態傳送也只能是光速。這有點類似木桶效應,一個水桶能裝多少水,並不取決於最長的那塊木板,而是最短的那塊木板。

那麼量子隱形傳態可以傳遞宏觀物體甚至是人體嗎?

首先量子隱形傳送指的是把一個粒子的量子狀態全部剪貼粘貼到另一個粒子上。粒子的量子態可以表述出該粒子所有的性質和屬性,包括自旋和能量信息。

我們知道,光子A和光子B不同,是因為它們的頻率等信息不同,嚴格來說就是量子狀態不同。

如果我們讓A和B的量子狀態完全相同,那麼A和B就完全一樣嗎?就不可以區分嗎?

這在物理學的角度來看是肯定的,關鍵在哲學上能否行得通還是值得商榷的問題。

如果李四和張三的思維、性格、喜怒哀樂、以及體內的原子構成信息等所有可以抽象出的屬性完全一致,可以說李四和張三就是同一個人嗎?他們的意識會對外界的感受是完全一致嗎?

量子隱形傳態能否實現宏觀物體的“瞬間”轉移?或許能,或許不能

如果你是唯物主義,你會相信,張三就是李四,那麼對粒子的量子態複製形成的新粒子就與被複制粒子沒有任何差別,那麼可以用這種方式拷貝構成人體的所有微觀粒子的量子態,這樣組成的新人體就和之前的人體完全一樣,包括思維,情感,疾病和痛苦等所有信息都完全一致。

如果你是唯心主義,那麼你完全可以對這種解釋不屑一顧。至於量子隱形傳態是否能真的傳遞人體,我認為在物理學的角度上基本沒有問題,關鍵這也涉及哲學關於本體論的爭論。這一問題在哲學上將長期甚至永久不可證偽。

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