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2007/08/27

DIY教你如何在家里轻松制作人体光束(Photon Particle Beam)传送器的方法。

人类“星际瞬间传送"梦想即将变成现实?


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在很多科幻小说中,具有特殊功能的人或“幽灵"往往能从某一地突然消失,瞬间又出现在遥远的另一地。在现实生活中,真有这样的“隧道"让我们瞬间转移吗?科学家给出了肯定的答案:“假以时日,理论上有可能会实现传送人类本身!"记者今天从中国科学技术大学了解到,最新出版的一期英国《自然》杂志在其子刊《自然•物理》上,以封面文章的形式发表了该校合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授及他的同事杨涛、张强等完成的研究成果:两粒子复合系统量子态隐形传输的实验实现。这种被世界科学界称为“幽灵般量子态隐形传输的技术",来无影去无踪,有可能让人体等物质如同幽灵般实现异地转移、传送。这既是在国际上首次成功实现复合系统量子态的隐形传输,也是我国科学家首次在该杂志发表封面文章。
粒子中出现的“纠缠"现象,曾被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用"。 1997年由潘建伟及其奥地利同事首次完成的单光子量子态隐形传输,是量子信息发展的一个里程碑。其后,各种各样的量子态隐形传输实验得到了实现,但所有 的实验都只能传输单个粒子的量子态。由于和单个量子态相比所具有的复杂性,实现复合系统量子态隐形传输在技术上面临着巨大的挑战。据介绍,潘建伟领导的中 科大研究小组同德国、奥地利等国的同事合作对这一世界性难题已经进行了近10年的研究。他们不仅在国际上首次成功实现了复合系统量子态的隐形传输,而且第 一次成功实现了六光子纠缠态的操纵。他们的实验结果表明,不仅两个光子的量子态能被精确传输,两光子系统中的各种关联关系也能被精确传输。澳大利亚物理学 家林秉溪(右)和鲍恩星期日在堪培拉的澳大利亚国立大学内,展示其成功远距输送包括信息激光束的研究结果。大洋网讯 “史葛,把我输送回冒险号"是美国科幻电视片集《星空奇遇记》经常出现的对白。片中人物能够转瞬之间,从一个地方输送到另一个目的地。看来这种科幻情节成为事实又接近了一步。由华裔科学家林秉溪(音)领导的澳大利亚研究小组,经过三年努力,上月破天荒地将有加密无线电信号的激光束转移到一米之外,为 “远距输送"踏出关键第一步。位于堪培拉的澳大利亚国立大学一组科学家在实验室利用“量子牵连"程序,将含有加密无线电信号的激光于光纤通讯系统的一端分解,然后在一米远地方将之复制重现,换言之,激光在一瞬间移动了一米。研究小组组长华裔物理学家林秉溪解释这种远距输送是在一处将物质解体,又立刻在另一处将之重组,这种科技与科幻剧集《星空奇遇记》中 输送人类的情况相同,剧集中的宇宙飞船人员忽然消失,但一秒钟后便现身目的地。十年前,无人认为这有可能成为事实。林氏表示他们只是将激光束内的光子进行 远距传输,距离输送物质尚远,下一步会研究远距输送原子,而人体是由数以万亿计的原子构成,输送人体仍是十分遥远的事。短期来说,最可能应用这项科技的是 将之用来改善通讯系统,提供不能破解的加密技术,此外亦可用以发展新一代计算器,较现时的计算器快数以百万倍。远距输送一个对象,首先是将其解体,使每个 基本部分都能量度计算,这些数据会实时输送到另一个地点的机器,它就能完完整整把对象重组。于是乎,一些机密资料就可以绝密地输送,这无疑会是银行业、国 防业及互联网业的恩物。林氏说:“那你可以保证绝对没有人可以偷听你的对话或传送的资料,这是物理定律所得保证的,这正正是不能破解的密码。

原理是将物质解体后重组

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目 前,全球有六组科研队伍致力研发可靠稳定的激光传输科技。美小学组早在九七年已率先传输光子,而丹麦小组在去年十月亦建立远距输送原子的理论方法。但澳大 利亚科研小组在可靠及协调地传送激光束上赢得这次全球竞赛。林秉溪表示,他们的研究成果是首次达到百分百可靠水平。林秉溪在马来西亚槟城出生,在新加坡完 成高中学业,取得GCE剑桥高级程度后,转往新西兰的奥克兰大学深造,大学毕业后回车槟城,先后在索尼及惠普计算器公司任工程师,后来再与太太移民澳大利 亚。

《星空奇遇记》构想成真?

根据《星空奇遇记》的科幻构思“输送"是一种将物体从A点转换成能量,然后送到B点,再转变回物体的动作。“输送"不但可以穿过屏障,也可以输送生物及将生物重新组织。“输送器"如何运作?首先,“环状限制光束"锁定目标物,并将其分解,经由“转换线圈"转变为本质相同能源,然后进入“样本区"及生态滤清装置,再经由导向波管传到星舰表面的任何一输送发射器,最后经由“环状限制光束"在地面的一点重新组织被输送的物体。被输送时你在哪里?在“环状限制光束"中,你会看见一堆蓝色与银色的闪光,你是存在于“样本区" 中,或正被转换成能量并送到设置的坐标点。输送时,周围的空气会怎样?在输送时,原本被空气占有的空间会被输送物体取代,而空气会扩散到其它的地方,由于 产生的速度很缓慢,并不会有短促爆炸声。被输送的人会从坐姿变成站立姿态吗?输送器可以重组身体的各种成分,计算器有充分的生物知识,当输送时,某种力场 会固定被输送体的组成。

转移技术如《星空奇遇记》

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美国电视剧《星空奇遇记》(StarTrek)1966年在电视首播以来,一直大受欢迎,更拍成多部电影,相关商品及书籍为数众多。当中船员在传送前说的一句“开始传送(Beam me up)亦成为家传户晓的名句。研究小组组长华裔物理学家林秉溪解释这种远距输送是在一处将物质解体,又立刻在另一处将之重组,这种科技与科幻剧集《星空奇遇记》中 输送人类的情况相同,剧集中的宇宙飞船人员忽然消失,但一秒钟后便现身目的地。十年前,无人认为这有可能成为事实。林氏表示他们只是将激光束内的光子进行 远距传输,距离输送物质尚远,下一步会研究远距输送原子,而人体是由数以万亿计的原子构成,输送人体仍是十分遥远的事。短期来说,最可能应用这项科技的是 将之用来改善通讯系统,提供不能破解的加密技术,此外亦可用以发展新一代计算器,较现时的计算器快数以百万倍。远距输送一个对象,首先是将其解体,使每个 基本部分都能量度计算,这些数据会实时输送到另一个地点的机器,它就能完完整整把对象重组。于是乎,一些机密数据就可以绝密地输送,这无疑会是银行业、国 防业及互联网业的恩物。林氏说:“那你可以保证绝对没有人可以偷听你的对话或传送的数据,这是物理定律所得保证的,这正正是不能破解的密码。

将人分解为微粒传送

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在 剧集中,船员若要传送至另一地方,需要站在光波输送器上,然后头顶上的扫描仪将船员分解成比原子更小的微粒,并传送至目的地,再将微粒重新组合,将肉身还 原。不过,林秉溪领导的研究,则以复制形式,令其中一颗光子的特性,在另一个光子上重现,如此从旁观者眼中看来,光子就像是转移了过去一般,如《星空奇遇记》中 船员被转移一样。不过有专家指出,要将人体分解,其数量之庞大,就算用光纤电缆传送也需时甚久,加上只是将人身复制,所以将人体传送理论上可行,但实际极 难实现。目前,全球有六组科研队伍致力研发可靠稳定的激光传输科技。美小学组早在97年已率先传输光子,而丹麦小组在去年十月建立远距输送原子的理论方 法。但澳大利亚科研小组在可靠及协调地传送激光束上赢得这次全球竞赛。林秉溪表示,他们的研究成果是首次达到百分百可靠水平。林秉溪在马来西亚槟城出生, 在新加坡完成高中学业,取得GCE剑桥高级程度后,转往新西兰的奥克兰大学深造,大学毕业后回车槟城,先后在索尼及惠普计算器公司任工程师,后来再与太太 移民澳大利亚。

若能应用可令计算器快十亿倍

澳大利亚国立大学的科学家利用“量子纠结"技术,将一束包含信息的激光束分解后,在一米以外的地方重组。虽然这种技术称为空间转移,但实际上,研究人员是将激光束毁灭,然后利用光束数据,在一米以外的地方制造包含同一信息的光束。林秉溪表示,这种技术其实同科幻电视剧及电影《星空奇遇记》中,将企业号队员传送的方法相同。林表示:“当然其中有很多不同,例如我们不能传送实物,我们现在只能传送一束镭射光。"这种技术在短期内,最可能应用在改善通讯系统效能及制造新一代计算器。林说:“如果能够建立这种计算器,它的运算速度会比目前最好的计算器快一百万甚至十亿倍。"他说银行和政府部门也可以运用这种技术,加快信息传送,但要像《星空奇遇记》一样将人类传送,还是很遥远的事。林指出:“这并不表示在遥远的将来,这种事情是不可能。"当然,目前空间转移的理论是毁灭后再重组,若人类这样转移的话,灵魂是否一样能够转移,就完全是另外一个问题。

瞬间转移三大关键

根据《星空奇遇记》的科幻构思“输送"是一种将物体从A点转换成能量,然后送到B点,再转变回物体的动作。“输送"不但可以穿过屏障,也可以输送生物及将生物重新组织。“输送器"如何运作?首先,“环状限制光束"锁定目标物,并将其分解,经由“转换线圈"转变为本质相同冲能源,然后进入“样本区"及生态滤清装置,再经由导向波管传到星舰表面的任何一输送发射器,最后经由“环状限制光束"在地面的一点重新组织被输送的物体。

被输送时你在哪里?

在“环状限制光束"中,你会看见一堆蓝色与银色的闪光,你是存在于“样本区" 中,或正被转换成能量并送到设置的坐标点。输送时周围的空气会怎样?在输送时,原本被空气占有的空间会被输送物体取代,而空气会扩散到其它的地方,由于产 生的速度很缓慢,并不会有短促爆炸声。被输送的人会从坐姿变成站立姿态吗?输送器可以重组身体的各种成分,计算器有充分的生物知识,当输送时,某种力场会 固定被输送体的组成。我们发明了算盘到超级计算器,是一段很长的路,由空间转移至转移生物亦是一样。在六十年代的科幻电视剧《星空奇遇记》,宇航员可靠「遥距传送(human teleportation),瞬间幻化身体,被传送往返宇宙飞船和星球间。英国一名科学家周 三指出,人类这个突破时空的梦想可望在2103年前实现。英国《太阳报》报道,伯明翰智囊团发明中心顾问福斯特博士说,科学家多次把电子(electron,即组成原子物质)从实验室的一端传送到另一端,将来若能把构成人体的所有资料都记录下来,人类就可遥距传送,即在原来地方幻化,抵达目的地还原身体。

迄今,科学家成功在实验室内传送组成光束的光子和激光:九八年,美国加州理工学院教授甘保,把光束由一间房遥距传送至另一间房。去年,澳大利亚科学家把带有信息的激光,瞬间遥距传送至一米外,而且被传送信息的加密编码百分百安全。

用基因数码复制技术

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要遥距传送人类,科学家必须准确分析组成人体的一千零二十八种原子(atom),并确保在传送过程中分子结构丝毫不差,不然被传送的人还原身体后,会出现神经和生理缺陷。福斯特就说:「要处理人类身体庞大的数据,我们需要一部远比现在更先进的电脑。」 另一个技术问题是,传送速度要比光束快。遥距传送更叫人匪夷所思的是:把光束从一间房遥距传送至另一间房,是科学家把光束毁灭,利用光束资料,在另一间房 复制同一光束,说得确切点,那不是传送。同样,一个人由一间房消失在另一房间还原,其实是以基因数码复制技术,那就像用传真机「传真」般,但原先被复制的个体会「死去」。

丹麦科学家首次通过将物质转化量子信息,以光子为媒介实现远距离传递

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将人化为光束,瞬间传送到遥远的另一个地点,这样的场景目前还只能在《星际迷航》等科幻电影中看到。不过,丹麦的物理学家们已经成功地将物体转化为量子信息,然后用光子进行传递,使物体在不通过外界接触下,实现了远距传送。“远距传送"是指,通过将物体分解成量子,再利用量子远距效应,把原型量子的性质传送出去,瞬间到达目的地后,再把这些量子合成物体。即“用非物质接触联接的手段实现物理的传递"。

传送距离加大

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科学家们以前只能做到,在一瞬间将单个原子通过与其性质类似的光子进行传送,实现短距离移动。据路透社5日报道,丹麦哥本哈根大学尼尔斯 波尔学院的尤金•波尔扎克教授,以及他领导的团队首次把物体转化为量子,并通过光子成功实现传送。“这向前迈进了一大步,因为光子和物体是两种完全不同的物质:一种是信息传递的载体,一种是存贮媒介。"波尔扎克教授4日在接受采访时解释说。据悉,波尔扎克研究小组的实验成功地将量子传递了半米远,而且传送距离还可能进一步加大。

以光子为媒介

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两个单一原子之间的量子传送在两年前已经由两个不同的研究小组实现,但传送距离不到一毫米,"波尔扎克说:“而我们的方法允许在更大距离实现量子传送,因为我们使用了光子作为载体。"据悉,在电影《星际迷航》中所设想的瞬移方式就是采用量子态远距传送的原理。“这是在两个地点之间真正实现量子信息传送。"量子信息与传统信息不同,它不可计量。其拥有更大的信息存储能力,而且无法被截获。因此使用量子信息传递将非常安全。

跨时空传送光束量子科技大突破

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【大纪元6月18日讯】[自由时报综合十七日外电报导]以华裔科学家为首的澳大利亚科学研究团队十七日宣布,其人员已完成犹如将科幻小说「星舰迷航记」中的光波输送情节转为真实情境的突破性研究成果,能够将一束夹带编码信息的镭射光在一处地方分解后,转瞬间在一公尺外的另一地点成功复制带有相同讯号的光束。澳大利亚国立大学由该校华裔学者林平克(译音)率领的物理研究小组,利用科学界已知的「量子纠缠」技术,让镭射光束在光通讯系统的一端消失,然后迅速在系统彼端成功复制相同光束。林平克表示,此科技和「星舰迷航记」 中的企业号宇宙飞船利用光波将人员传送至另一地点的技术极为类似。在全球的量子传送研究竞赛中,一支美国研究小组一九九七年率先成功传送光子,另一支丹麦 团队则于去年十月提出传送原子的理论方法,但澳大利亚国立大学的人员是第一支能可靠、稳定传送镭射光束及其夹带信息的团队,领先其他欧、美对手。林平克和 来自中、德、法国、澳大利亚和新西兰的同僚,先破坏夹带电波讯号的镭射光束,取得测量数据,然后将电波讯号传至实验室另一角落的接收站;接收站接收、解译 电波,并根据测量数据复制含有完整电波讯号的镭射光束。整个过程在一奈秒(即十亿分之一秒)内 完成。澳大利亚国立大学的研究小组接受澳大利亚研究委员会赞助,从一九九七年展开量子传送研究,目前只能成功传送镭射光束的光子,尚无法传送真实物品,但 短期内最可能先运用于彻底改善通讯系统品质,以及研发运算速度大幅提高的新一代电脑。另外也可望衍生新的信息加密技术,供政府或银行利用,并可加速信息流 量。林平克表示,跨时空传送将是新一代量子电脑的主要运作方式;这类电脑若能问世,运算速度将比目前性能最优越的电脑还快上百万、甚至十亿倍。尽管以量子 科技传送人类到其他地方涉及的问题庞大且复杂,目前还没有科学家开始认真研究,但林平克预测,人类在三到五年内应该就能利用此科技传送物品。林平克表示, 目前还无法制造像企业号宇宙飞船上能够传送数兆个原子的光波输送器,但现在办不到,并不意味将来也不可能。


光束传送另一空间美实验成功 (1998/10/28)

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科幻电影中有隔空传送人或物质,美国加州理工学院,已经实验成功,不需要媒介,就能将光束,传送到另一个空间。不过这项突破要应用在人类运输,恐怕还需要好几百年。在科幻电影STAR TREK【星舰迷航记】中, 人类可以藉由传输器,随心所欲的穿梭各个空间。现在,这种神奇的情节,已经在科学家手下成真。美国加州理工学院,日前发表论文表示,不必通过实体媒介,就 能成功的把光束,传送到另一个空间。实验是这样的:传送器把要传送的光束,和另一道光束混合,产生电流后传送到一公尺外的接收器。接收器转换电流,并混合 第二道光束,就产生了,和最初那道光束一模一样的复制品。光子可以隔空传送,人类呢?科学界过去曾经传送过单独的光子,但这次实验是首次成功的传送一道完 整的光束。加州理工学院表示,未来将继续研究粒子和原子的传送。

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1.物体真有可能瞬间无影转移

2007年新版大陆科学家破解世界难题物体真有可能瞬间无影转移在很多科幻小说中 ,具有特殊功能的人或“幽灵"往往能从某一地突然消失,瞬间又出现在遥远的另一地。在现实生活中,真有这样的“隧道"让我们瞬间转移吗?科学家给出了肯定的答案:“假以时日, 理论上有可能会实现传送人类本身!"记者今天从中国科学技术大学了解到, 最新出版的一期英国《自然》杂志在其子刊《自然•物理》上, 以封面文章的形式发表了该校合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授及他的同事杨涛、 张强等完成的研究成果:两粒子复合系统量子态隐形传输的实验实现 这种被世界科学界称为“幽灵般量子态隐形传输的技术",来无影去无踪, 有可能让人体等物质如同幽灵般实现异地转移、传送。 这既是在国际上首次成功实现复合系统量子态的隐形传输, 也是我国科学家首次在该杂志发表封面文章。粒子中出现的“纠缠"现象,曾被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般 的相互作用"。 1997年由潘建伟及其奥地利同事首次完成的单光子量子态隐形传输,是量子资讯发展的一个里程碑。 其后,各种各样 的量子态隐形传输实验得到了实现, 但所有的实验都只能传输单个粒子的量子态。由于和单个量子态相比所具有的复杂性, 实现复合系统量子态隐形传输在技术上面临着巨大的挑战。 据介绍,潘建伟领导的中科大研究小组同德国、奥地利等国的同事合作对这一世界性难题已经进行了近10年的研究。 他们不仅在国际上首次成功实现了复合系统量子态的隐形传输,而且第一次成功实现了六光子纠缠态的操纵。 他们的实验结果表明,不仅两个光子的量子态能被精确传输,两光子系统中的各种关联关系也能被精确传输。《自然》网站在近期发表的《自然》杂志研究亮点栏目中对此进行了专门报道,称赞潘建伟等人的实验成果“在大尺度量子通信研究中取得了长足进展"。


2.人体“瞬间转移"能否实现 三大难题有待攻克

神秘隧道能让物质瞬间转移人体要实现瞬间转移需攻克三大技术难题星球战士从某一地点突然消失,而瞬间出现在遥远的另一点。《封神演义》中 的土行孙,会突然消失,一转眼又从别的地方冒出来……这些只是科幻电影和神话中才会出现的场景。现实生活,能找到这样的奇妙隧道,让我们真正实现瞬间转移 吗?量子物理学的发展,无疑一步步为人类铺就了这样一条从幻想走向现实的道路。或许有一天,人类就将带着自己的喜悦、痛苦,甚至打着喷嚏就被瞬间传输到遥 远的外太空。

量子收集盘

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量子就是物质粒子的非连续运动。量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年,美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输"的方案:将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的复制品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。实验:德国科学家首次测量到电子通过量子信道“逃离"原子。德国科学家在最新一期英国《自然》杂志上发表论文称,他们首次测量到通过量子信道“逃离"原子的电子,而且发现每个电子“逃离"的速度极为惊人。量子信道在微观世界普遍存在,“量子信道指的就是量子在里面传输不受影响的通道。"中国科学技术大学,中科院量子信息重点实验室副主任韩正甫教授告诉记者:“量子信道在量子物理学中相当于光学里,光纤这样的光学信道和通信中一般的电线。"但电线是有形的,量子信道迄今为止却从未被观测到。由于电子带负电荷,在带正电荷的原子核的吸引下电子被束缚在原子内部。如果电子没有在一段时间内获得足够的能量,它就无法“逃离"原子核的束缚。但量子力学可以提供另一种方法,电子可以直接通过量子信道逃脱出来,这在物理学中叫遂穿效应。 打个比喻,这就像在大碗中放一个小石子,石子不会出来。除非石子的能量很大,大过碗壁的能量时,它就会从碗的上面跳出来。但是量子物理学上有一个非常奇怪 的效应,当碗壁足够矮,非常薄,即便碗壁的能量依然大于石子的能量,石子也会莫名其妙地跑出来,究竟它是怎么出来的谁也不知道,就像变魔术一样。而这个跑 出来的“石子"实际上是通过一个隧道跑出来的,这个通道就是量子信道。德国科学家最新的实验成果就是利用百亿分之一秒的阿秒激光级脉冲攻击氖原子从而观察到了隧穿效应的全过程,而且证明了量子信道的存在韩正甫教授解释说,这就像我们看运动员跳高或者跳远的时候,眼睛并不能看清楚他们的身体在腾空过程中的每个细小变化,而通过慢动作我们却可以把每一瞬间看清楚。

想象:“瞬间转移"和“穿墙术"是否能实现?

通过量子信道,电子能瞬间逃离原子,小石子莫名其妙就穿过了碗壁,难道所谓的 “瞬间转移"和“穿墙术"这些曾经只出现在神话和科幻小说中的场景果真是可以实现的?《封神演义》中的土行孙,他会突然消失,一转眼又从别的地方冒出来。在科幻系列电影《星际旅行》中,发送人体是一件最平常不过的事情。在一台魔术装置中,宇航员的身体忽然一闪,便消失得无影无踪,之后他会出现在任何一处希望抵达的地点,甚至是外星球。只要那个地方有一台类似的接收器,除了平淡地说一句“发射我吧,苏格兰人!"之外,没有人会把它当做话题来谈论。想象一下,如果这样的技术有一天能够普及,那么我们出门旅行再也不用费力的转乘各种交通工具,而只要运用这种传送工具,瞬间就能把我们“转移"到任何我们想去的地方。韩正甫教授说,理论上这样的场景是可以实现的,物理学上叫做量子态隐形传物。从物理学角度,可以这样来想象隐形传物的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品

难题待解

人类瞬间转移面临三大难题隐形传物虽然理论上可行,但要真正实现人的隐形传送,目前还有许多技术难题尚未解决。

难题一:
人 的身体是由物质组成的,如果用光速把人的身体移动到另一个地点,那么,就必须将它“唯物质化"。经物理学家计算,单单突破原子核内部的限定力,就必须把身 体加热到1万亿摄氏度———这比太阳内部的热度还要高几百倍。只有在这一温度下,物质才能变为光,并通过光速输送到任何一个地点。而对每一个被输送的人来 说,所使用的能量要超过迄今为止人类全部能量消耗的大约1000倍。
难题二:
发射仪器必须在目的地将人重新组合起来。为了 知道如何组合,它就需要获得人体所有原子结构的精确信息。如果每一个原子约为1000 字节,描述人体的所有原子总共需要10的31次方的字节,而目前世界上全部图书所含有的信息约为10的15次方字节,仅是完整描述一个人所需要的信息的1 亿分之一。仅传输这些数据对于今天速度最快的计算机来说,也会花去比宇宙年龄还要长2000倍的时间。
难题三:
精确描述人的原子结构是最棘手的问题,从根本上来说是不可能的。因为根据海森伯测不准原理,我们不可能获得一个粒子的全部信息。例如,如果我们想知道一个粒子的位置,那么我们就会失去所有关于它的速度的信息,反之亦然。

相关研究

美奥科学家将原子隐形传送

早在2004年,美国和奥地利的物理学家就通过实验成功实现了隐形传物,论文发表在《自然》上, 引起国际学术界的极大兴趣。美国国家标准与技术研究所的科学家通过激光,将三个带有正电荷的铍原子的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算 机控制,仅耗时4毫秒,传输成功率达到78%。奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组则采用钙原子,同样实现了量子态隐形传输,成功率为 75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助,用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。

3.量子纠缠

"量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。" 量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关 联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。多体系的量子态的最普遍形式 是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态"的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面。例如,“量子远程通信。"---《现代百科全书》与此相关的“量子态隐形传输"实验的基本内容粗略地说来可以表述为:在量子世界里,我们至少可以把原子、分子、光子里面所具有的信息,从某一点瞬间传输到遥远的另一点。这让我想起了红色警戒里面提及的超时空转移,现在的科学家真是疯狂。目前国内有很多理论物理学家在和这个理论在“纠缠",其中工作做得比较突出的有中国科技大学的潘建伟教授。2001年他在《自然》上发表了题为《量子通信中的纠缠态纯化》研究论文,开辟了量子通信研究的新方向,使得远距离量子通信成为可能。

4. 在很多科幻小说中,一个人或物从一个地方消失,瞬间又突然在很远的地方出现。

在现实生活中,真有这样的“隧道"让我们瞬间转移吗?如果真达到或超越光速~那么物质将完全脱离~到达外世界也就是宇宙之外~但是这么一来~时间会消失~因为就算已经传送到哪里去~你也"不知道"等到速度又低于光速~你才会反应过来~""的反应~所以你所看见的事物又是原来的样子~会变成好像没有达到光速过~是本身感受影响任何事物~而不是事物可能可以怎样~

“时空隧道"将有可能成真

人和物可能会瞬间无影转移在很多科幻小说中,一个人或物从一个地方消失,瞬间又突然在很远的地方出现。在现实生活中,真有这样的“隧道"让我们瞬间转移吗?研究量子态隐形传输技术的科学家们给出了答案:“不久的将来,理论上有可能会实现传送人类本身!"粒子中出现的神奇“纠缠"现象,曾被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用"。1997年由潘建伟等首次完成的单光子量子态隐形传输,是量子信息发展的一个里程碑。其后,各种各样的量子态隐形传输实验得到了实现,但所有的实验都只能传输单个粒子的量子态。得益于复合系统量子态隐形传输实验成功英国《自然》杂志子刊《自然—物理》10月刊,以封面文章的形式发表了我国科学家的研究成果:两粒子复合系统量子态隐形传输的实验实现。这种被世界科学界称为“幽灵般量子态隐形传输的技术", 来无影去无踪,有可能让物质甚至人体瞬间实现异地转移、传送。这是国际上首次成功实现复合系统量子态的隐形传输,也是我国物理学家首次在该杂志发表封面文 章。此次,他们不仅在国际上首次成功实现了复合系统量子态的隐形传输,而且第一次成功实现了六光子纠缠态的操纵。他们的实验结果表明,物质的瞬间无影转移 会成为可能。量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。“量子态隐形传输"通俗地来说,就是将粒子从一个地方瞬间转移到了另一个距离遥远的地方,好像穿越了“时空隧道"。由中国科学技术大学教授潘建伟及同事杨涛、张强等完成的这项研究成果,被《自然》杂志称赞为“在大尺度量子通信研究中取得的长足进展"。不久的将来,这项成果还会在保密通信、量子计算机等方面有大量的应用,改变我们的生活。量子通信可使手机无法泄密潘建伟教授表示,他们目前进行的实验是为了实现自由空间中“全球化量子通信", 即通过卫星转发量子信号,传至上万公里甚至更远的接收点,最终在全球范围内进行完全保密通话。量子态不能被精确克隆,量子通信方式不可窃听、无法破解,因 为依据量子力学的测量原理,任何窃听者在信息传输过程中截取或测量,都会改变它们的状态,从而被实时发现。如果通信过程中输出码和最终码的误码率为零,就 能证明该次通信是完全保密的。手机泄密问题已经困扰着世界各国,通过量子传输的手段实现完全保密的通信,是现代科技人员努力实现的目标和梦想。鉴于这一研 究的科学意义,《自然》网站为论文的发表发布了消息,并在《自然》杂志《研究亮点》栏 目对该研究进行报道。超高速量子计算机可放入口袋量子态隐形传输技术,还将有助于量子计算机的研制。量子计算机是遵循量子力学规律进行高速运算、存储及处 理量子信息的装置。相对于传统计算机,它不仅运算速度快,存储量大、功耗低,而且体积大大缩小。一个超高速的量子计算机可以放在口袋里。装备量子计算机的 人造卫星,直径可以从数米减小到数十厘米。目前,量子计算机正在开发研制阶段,日本富士通公司开发一种量子元件超高密度存储器,在1平方厘米面积的芯片 上,可存储10万亿比特的信息,相当于可存储6000亿个汉字。科学家们认为,随着毫微技术的进步和量子隐形传输技术的发展,量子计算机的心脏——微处理 器将在5年内研制成功,世界上第一台量子计算机有望在10年内诞生。

爱因斯坦的质能方程,早就已经证明质量与能量是一回事。那么,把有形 的质量转换成无形的能量传播出去,再转换回质量,在理论上是行得通的。没想到的是,人们已经实现了粒子的隐性传输,而且我们中国竟然率先实现了复合系统量 子态的隐性传输。虽然不懂什么是复合系统,不过很容易理解,当粒子多于一个的时候,几个粒子间的关系也需要同时被准确地记忆、传输、恢复,否则一个人被隐 性传输以后可能会变成一只猪了。这是一个令人激动的消息,不过还是有些疑问。因为从日常的生活经验中,这个世界是人类不可控的。那么,当需要传输的物体已 经超越了微观世界,我们何从操控有无穷大数量级多粒子的物体呢?另外一个担心,如果人真有灵魂或者智慧的话,当形体能被准确无误地传输出去,那么灵魂或者 智慧呢?一个活灵活现的人,被隐性传输以后,会不会成为一个植物人?话扯远了,有点杞人忧天了。不过,真的期待人能被“瞬间移动"的那一天。

7月1日,《自然》杂志发表了潘建伟教授等的工作:五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传输的实验实现(Z Zhao et al. 2004 Nature 430 54)《自然》杂志评论说,“尽管五粒子纠缠以及终端开放的量子态隐形传输的实现非常困难,但是中国科学技术大学的潘建伟教授和他的同事们完成了这一壮举,他们的实验方法将在量子计算和网络化的量子通信中有重要的应用"。“多粒子纠缠态的制备与操纵"是近年来国际上蓬勃发展的量子物理与量子信息研究领域长盛不衰的研究热点。此前,三粒子和四粒子之间的量子纠缠已在实验上得到了实现,并被用来证明量子力学的非定域性,即一种被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用"。 但是,当人们对这一奇异现象已逐渐习以为常的时候,在现实 世界中,如何把量子纠缠应用到量子计算和量子通信中还面临着巨大挑战。为确保量子计算的可靠性,就必须掌握量子纠错这一最关键的技术。但要实现普遍适用的 量子纠错,仅仅靠三粒子和四粒子之间的纠缠已无法满足需要,须得同时把五个粒子纠缠起来,并加以相干控制才行。这在技术上难度极大,因此五粒子纠缠态的制 备与操纵一直是国际上长期以来公认的高难课题。

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实验装置图:锁模钛宝石激光器的红光经过倍频产生参量下转换所需要的紫外激光脉冲,经过BBO晶体极化纠缠光子对。

潘建伟教授和他的同事杨涛、赵志等经三年努力,在国际上首次实现了“五粒子纠缠态的制备与操纵"。他们还利用五光子纠缠源在实验上演示了一种更新颖的量子态 隐形传输,即“终端开放" 的量子态隐形传输。实验中,他们在不确定选择某个粒子作为量子态输出终端的情况下,先将一个粒子的量子态隐形传输到另外多个纠缠 着的粒子上,尽管这些粒子分别在相距遥远的不同地点,但他们发现只要通过适当操作,仍可将输入的量子态在任意选定的一个粒子上读出。这种新颖的量子隐形传 输态正是量子纠错和分布式量子信息处理中必须掌握的一项关键技术。

名词解释:量子纠缠

量子信息学告诉人 们:为了进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输,人们需要事先让距离遥远的两地共同拥有最大的“量子纠缠态"。所谓“量子纠缠"是指不论两个粒子间距 离多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象,即两个粒子之间不论相距多远,从根本上讲它们还是相互联系的。科学家们认为,这是一种“神奇的力量", 可成为具有超级计算能力的量子计算机和“万无一失"的量子保密系统的基础。但由于在量子通信通道中存在种种不可避免的环境噪声,“量子纠缠态"的品质会随着传送距离的增加而逐渐降低,也就是说,两个粒子之间的纠缠会因传播距离的增大而不断退化,其纠缠数量也会随之越来越少。这是导致量子通信手段目前只能停留在短距离应用上的根本原因。

跨时空传送光束的新进展

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【正见网2002年06月28日】据路透社6月17日消息,澳大利亚国立大学的科学家宣布他们利用科学界已知的「量子纠缠」(quantum entanglement) 技术,成功地将一束夹带编码信息的激光在光通讯系统的一端分解破坏后,瞬间在一公尺外的系统另一端复制相同光束。

量子超时空输送的理论基础源于所谓的「量子纠缠态」。科学家们在量子力学基础研究中发现,微观粒子之间存在着某种神秘的瞬时联系,其速度远远超出相对论对物体 之间相互作用速度的限制--真空中光速。科学家们目前对这种神秘联系背后的原因仍然十分困惑。这种超时空联系不仅存在于微观领域,也存在于宏观领域。

熟悉中国古代科学的人知道,中国古代有很多星象学家能够根据观测到天象准确推断出几个月甚至几天内要发生的大事,而他们所观测的星体往往距离我们地球几光年 甚至几十万光年。这些天象和人事如何在如此短的时间内发生联系,和微观粒子之间的神秘联系一样,对现代科学来说现在仍然是个谜。


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