資料來源：科技日報

2002年6月27日

───關于量子隱形傳態與“瞬間轉移”的對話 6月17日，路透社、美國有線電視新聞網（CNN）等國外媒體報道 了澳大利亞國立大學一個研究小組的一項實驗，以林平奎（Ping Koy Lam）為首的科學家們成功地“摧毀”一束激光，并在另一個 地方“瞬間”恢復了這束激光。 對于英美人士，這條新聞的核心詞匯是 t eleportation，（也有 人簡化為 t eleportion）。這個詞是英文字頭 tle與英文“運輸 （transportation）”一詞的后半段合成的，很多英漢辭典干脆 就沒有收這個詞，翻譯當然成了困難。國內一些大眾媒體也以第一 速度把這條新聞介紹給讀者，并通過一些門戶網站廣為流傳。不過 這種草率而為的翻譯新聞實在不敢恭維， eleportation被譯成“瞬 間轉移”，美國加州理工學院被譯作“加州技朮研究所”，文中更 是充斥“超光速”、“跨時空”等等概念，甚至提出“登月球不用 飛船”，似乎澳大利亞科學家的這一實驗推翻了物理學一些公認的 結論，真讓人云山霧罩。 到底是怎么回事？難道21世紀的物理學真的要全面改寫？以 t eleportation為線索，筆者到有關網站上下載了大量英文資料， 發現并不像這篇中文版的新聞說的那么神乎其神。 T eleportation 在IBM開發的電子辭典的漢譯為“心靈運輸”，這與英文原版的韋 伯斯特大學辭典的解釋是一致的，因為這一詞匯本來就是來自科幻 或是神話。然而轉化為科學詞匯，尤其是加上“量子”一詞修飾， 當然不能再譯作“心靈運輸”，譯作“瞬間轉移”顯然是錯的，因 為這種譯法有超光速的意義。到底怎么譯？ T eleportation的理論與實驗究竟是怎么回事？當然要請教行家。 打電話請教物理學界的專家朋友，一連几位都說“不懂”。又上網 查詢，几經周折，筆者打通了中科院量子信息重點實驗室主任郭光 燦教授的手機。 “您知道澳大利亞科學家做的 t eleportation實驗嗎？” “我的學生告訴我這個消息，我也上網看了有關報道，看不明白。 不過 t eleportation我是知道的，這個詞來自科幻以及神話，我們 譯作‘隱形傳物’，比如我國古代神話小說‘封神演義’中的土行 孫，他會突然消失，一轉眼又從別的地方冒出來。” 碰到行家了！好得郭教授正在北京出差，本周一上午，筆者抓住郭 教授的工作間隙進行了采訪。以下是對話實錄。 記者：我們還是從 t eleportation這個詞談起。這個詞從科幻進入 科學，應當怎么翻譯？ 郭光燦：我昨天晚上已經說過， t eleportation這個詞是從科幻或 是神話來的。在科學里，我們把這個詞翻譯為量子隱形傳態（ Q uantum Teleportation）。比如有一個粒子，我們可以測出這個粒 子的全部信息，把這些信息傳到另外一個地方，這粒子本身并不過 去，我們就可以在另外一個地方復制出一個量子態完全相同的粒子 。這樣的過程我們就叫做量子隱形傳態。 記者：可是按照量子力學，海森堡測不准原理表明我們不可能同時 精確測量一個粒子的位置和動量，也就是說我們不可能獲得一個粒 子的全部信息。量子隱形傳態這一過程是否違背海森堡測不准原理 ？ 郭光燦：你說的有道理。如果是純量子力學，我們不可能測出一個 粒子的全部信息。可是我們利用量子力學里的量子糾纏態，建立一 個量子通道，加上經典通訊，我們就可以把一個粒子的全部信息傳 到另一個地方，實現量子隱形傳態。 記者：這真是很奇妙。我在英文資料中看到，量子隱形傳態和 E PR佯謬或是 E PR悖論有關。這是怎么回事？ E PR就是愛因斯坦， 波多爾斯基和羅森三位物理學家。 郭光燦：這要從上一世紀30年代愛因斯坦與波爾的一場著名的爭論 談起。愛因斯坦對量子力學的完備性一直持懷疑態度。以總自旋為 零的一對處于糾纏態的粒子為例，我們把其中一個粒子送到月球上 ，另外一個粒子留在地球上。我們來測量地球上的粒子的自旋，按 照量子力學，地球上的粒子的自旋向上或是向下的几率各是50％。 我們如果測出地球上的粒子的自旋向上，那么月球上的粒子自旋一 定向下，因為總自旋為零。愛因斯坦認為，這一結果違背了海森堡 測不准原理。因為地球上的粒子的自旋決定了月球上粒子的自旋， 這表明量子力學是不完備的，需要引入一個隱參數理論加以修正。 在愛因斯坦的推理中隱含了一個前提，就是量子力學是局域性的， 脫離相互用的粒子沒有內在的相互關聯。 波爾回答說，你錯了。只要這兩個粒子處于量子糾纏態，這兩個粒 子雖然分開，但是還是存在內在的相互關聯。就是量子是非局域的 也就是說量子力學是非局域性的。 這就成為哲學領域的爭論。那么究竟誰是誰非呢？有一個名叫貝爾 的物理學家比較聰明，他從愛因斯坦的隱參數理論推導出一個不等 式，如果不等式成立，那么愛因斯坦就是對的，就需要隱參數理論 。如果不等式可以違背，那么波爾就是對的。 自從上一世紀50年代以來，科學家們做了大量的實驗，實驗証明貝 爾不等式是可以違背的，這兩個粒子之間是有內在的相互聯系的。 就是把兩個處于糾纏態的光子分開距離達1千米，兩個光子之間仍 然存在內在的相互關聯。這就表明量子力學是非局域性的。我們把 粒子之間的這種內在相互關聯叫做量子糾纏態。 1993年，有六位科學家合作，証明了量子隱形傳態在理論上是可行 的。1997年底，奧地利的科學家首先在實驗上實現了量子隱形傳態 。 記者：那么量子隱形傳態是否超光速傳遞信息？ 郭光燦：不是的。因為量子隱形傳態是用量子力學的辦法和經典通 訊相結合，純量子力學不行，因為有海森堡測不准原理。純經典也 不行。兩者結合起來才能實現量子隱形傳態。這不是超光速傳遞信 息。所以量子隱形傳態是科學的，不是超自然的。 記者：現在有很多浪漫的想象，例如我們是否能夠測量一個人的全 部信息，完了把這些信息傳到另外一個地方，我們就可以再復制出 一個同樣的人來。這在理論上可能嗎？ 郭光燦：如果是一個物體，從理論上說這是可能的。我們可以測量 出組成這個物體的所有原子以及其它粒子的量子態，把所有的信息 傳到另外一個地方，只要有相同的粒子，我們就可以把這些粒子復 制成一個量子態完全相同的物體。但是如果是生命，情況就不同了 。因為生命有意識，有思想，我們還不清楚意識和思想是怎么回事 ，所以這種浪漫的想法能否實現還是一個問題。 記者：也就是說，我們應當首先回答生命是什么這一基本問題。 郭光燦：對。我們應當首先回答生命是什么，生命的信息是什么， 才能進一步問生命是否能夠用量子隱形傳態的過程復制。所以，對 這一前景，我不清楚。 記者：這次澳大利亞科學家通過大眾媒體發布他們所取得的成果， 您對這一做法有什么看法？ 郭光燦：在我看到學朮論文之前，我無法對澳大利亞科學家的成果 發表評論。我認為，科學研究的成果首先應當在學朮刊物上發表。 大眾媒體之所以關注澳大利亞科學家最近的成果，主要因為隱形傳 物這個詞來自科幻以及神話。實際上，量子隱形傳態的理論和實驗 肯定是會不斷發展的，進一步的成果也許會在美國、在中國或者世 界上其它地方出現。 我要強調的是，量子隱形傳態是科學，而不是科幻，也不是超光速 、超距作用以及超自然。 記者：那么量子隱形傳態近期的應用前景主要是什么？ 郭光燦：主要是在量子通訊領域。量子隱形傳態是量子通信的一個 基本過程，就是利用量子糾纏態建立量子通道，加上經典通信，傳 輸量子信息，而不是經典的比特。量子通信可以實現經典通信不具 備的功能，例如安全性高，還可以做分布運算。例如在通信網絡的 不同端點輸入數據，就可以計算一個共同的函數，而且量子通信分 布運算比經典方式節省資源，因為通信復雜度降低。美國人提出十 年內建設量子 I nternet，其基本過程就是量子隱形傳態。 記者：您認為關于量子隱形傳態的理論以及實驗能獲得諾貝爾獎嗎 ？ 郭光燦：我認為完全可能。當然這要由諾貝爾獎評選委員會去決定 。