量子科學與隱形傳態的巨大科學價值
之前的文章介紹了一些關於隱形傳態的科學證據。與懸浮一樣，上個世紀幾乎沒有科學控制下的公開研究。
尤里·蓋勒在科學家的密切監控下從密封的容器內取出了晶體，國家研究委員會的報告將其作為線索，美國政府也對量子隱形傳態研究產生了興趣，國防情報局代表也表達了軍方對這一課題的興趣。但這兩個報告日期都是十九世紀初，當時美國政府才剛剛開始將精神現象作為研究項目。從那時起的數據幾乎沒有公開發表過。
而當時中國的情形有少許不同。Paul Dong的書中所講述的研究表明，隱形傳態研究得到了中國軍方的高度支持。中國政府採取了與美國截然不同的做法，他們並沒有忽視對量子隱形傳態的研究，公開招募具有天賦的通靈人士，並對人才進行了全國範圍的掃描定位，引導他們加入EHF項目。之前介紹的實驗只是一個小樣本的實驗。他們為隱形傳態的性質和作用提供了一系列科學證據，似乎是完全真實的。
隱形傳送具有巨大的科學價值，因為它提供了關於物質真實性質的信息。現代物理學知道，構成所有物質的基本粒子、電子和夸克，基本上都是點粒子。他們沒有基本寬度，也就是佔用空間，因為他們在高速行駛，並對其他粒子施加力量。例如，電子以這種方式在原子核周圍高速旋轉，使原子看起來體積變大，看起來像固體，並且具有一定的直徑。但事實上，幾乎所有原子的體積都是空的，周圍只是真空。
正因為如此，人們推測，可能有一種方法能夠讓原子通過其他原子。如果一個人能夠同步兩個原子中的電子，這樣它們就不會碰撞，這是有可能的。有科學家提出了一個科學模型來解釋這是實現的，之後的文章會進行介紹。
從現有的證據來，似乎某些天賦的通靈人士已經能夠實現隱形傳態，包括通過牆壁和跨越許多英里距離傳輸對象。這方面的證據強度表明，公共科學研究應該以開放的心態面對這一現象，而我們的物理理論也需要重新思考物質的本質。
我們的文章介紹了許多具有神奇能力的人士。如果是真的，這些能力賦予了佔有者巨大的力量，他們可以以罕見的方式為社會服務。中國政府似乎曾經認識到這一點，並開展了各種項目查找和培養這樣的人才。在過去，古希臘人和埃及人也有著相似的傳統，用於鑒別和開發具有超自然能力的人。
這種體系的主要目的之一是培養有才華的學生，以提高和掌握這些能力，我們稱之為超自然能力。畢業生一般都是優秀的「能人異士」，他們通常表現出了各種之前討論過的超能力。
雖然他們的精神力量開發是進步的一個重要指標，但更重要的因素是智慧和精神意識的開發。如果無法掌控，他們的能力可能會被濫用或誤用。之後，我們將會介紹這些能人異士以及培養了他們的各類體系。
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中科大-清華聯合小組的研究人員在發送端調校光學設備
聽起來，這並不像是一個複雜的實驗：位於北京八達嶺長城腳下的送信者，要向站在河北省張家口市懷來縣的收信者發出一段信息。
這段距離僅有16公里，在晴朗的白天，他們彼此甚至目力可及。只是，這並不是一封信、手機簡訊或電子郵件，而是好像「時鐘指針」一樣表示著量子運動狀態的量子態。
這已經是量子態目前在世界上跑出的最長距離。6月1日，世界頂級科學刊物《自然》雜誌的子刊《自然·光子學》以封面論文的形式，刊登了這項成果：一個量子態在八達嶺消失後，在並沒有經過任何載體的情況下，瞬間出現在了16公里以外。實驗的名稱叫做自由空間量子隱形傳態，由中國科學技術大學與清華大學組成的聯合小組完成。
美國國際科技信息網站盛讚，這一成果代表著量子通信應用的巨大飛躍。
這確實是一個難以令人理解的研究領域，面對抱著巨大好奇心的公眾，研究者不禁感到苦惱，「想要給大家都講明白實在是一件痛苦的事」。
早在3年前，中科大前校長朱清時院士在形容負責組建聯合小組的中科大教授潘建偉時也聲稱，潘在量子通信領域的工作「對於一般人來說是難以理解的」，「不然會感到更強的震撼力」。
一切還要從量子說起。量子是不可分的最小能量單位，「光量子」就是光的最小單位。
在奇特的量子世界裡，量子存在一種奇妙的「糾纏」運動狀態。中科大量子信息實驗室教授彭承志願意將一對糾纏狀態下的光子比作有著 「心電感應」的兩個粒子。再用個更貼切的比喻，糾纏光子就好像一對「心有靈犀」的骰子，甲乙兩人身處兩地，分別各拿其中一個骰子，甲隨意擲一下骰子是5 點，與此同時，乙手中的骰子會自動翻轉到5點。
事實上，乙甚至根本不需要知道也不能查看自己手中究竟握著幾點。因為在物理學上，每一次對糾纏光子的測量都會破壞原有的狀態，「就像冰淇淋，你必須嘗一口才知道它的味道。但當你嘗了一口時，冰淇淋就已經發生改變。」一個專業人士這樣解釋。
因此，甲只需要通過電話、簡訊等渠道告訴乙，自己剛剛擲出了5點。乙即便不用攤開手掌，也可以知道自己手邊這個「心電感應」的骰子也成了5點。
這聽起來就像一場魔術表演。只是，甲和乙之間傳送的只是類似「轉成5點」之類的信息，而不是實物。
這段16公里的旅程創造了新的世界紀錄，這是目前這個星球中量子態在自由空間中所能隱形傳輸的最遠距離。
事實上，在量子態隱形傳輸經歷的漫長旅程中，每一點距離的進步都可以被視為一座里程碑。1997年年底，位於奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平台上幾米的距離內成功地進行了這一實驗。
雖然當時的傳輸距離僅達數米，但美國《科學》雜誌卻將其列為該年度全球十大科技進展。《科學》雜誌的評語是：「儘管想要看到《星際旅行》中『發送我吧』這樣的場景，我們還得等上一些年，但量子態隱形傳輸這項發現，預示著我們將進入由具有不可思議的能力的量子計算機發展而帶來的新時代。」
科幻電影《星際旅行》至今仍在科幻娛樂史上排名榜首。它講述了人類的夢想：宇航員在特殊裝置中平靜地說一句，「發送我吧，蘇格蘭人」，他就會瞬間轉移到外星球。在經典遊戲「暗黑破壞神」中，女巫角色的技能是「瞬間轉移」。只要施展這個魔法，女巫就會伴著一道閃光消失，並出現在任意一個想去的地方。
「這種現象，與量子態隱形傳輸很類似。」一位聯合小組成員謹慎地選擇著用詞。當然，它們並不相同。在這項實驗中，被傳輸的是信息而並非實物。
1999年，蔡林格研究小組的論文又與倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜誌選為「百年物理學21篇經典論文」。而就在那時，這篇論文作者欄中一個26歲的年輕人，就是當時在奧地利維也納大學從事研究工作的潘建偉。
不過接下來，發展並不算順利。直到2004年，蔡林格小組才利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態距離提高到600米。
這次中國的實驗在技術上有了重大創新，光子在傳播過程中會因偏振而引起變化，聯合小組的科學家們對此進行了「正反饋」，即用簡單的光學器械控制住光子的偏振態，使這次實驗的保真度最終達到了89%。也就是說，「儘管不能正確無誤地發送每一個碼，但信息是可以傳送的」。
「如果地點允許，我們本來希望能達到20公里。」聯合小組成員、清華大學物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗台上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的採訪。
隨著高度增加，空氣也會變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當於從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。「20 公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛星間打一個來回。」這也就意味著量子信息可以通過衛星在不同地區，甚至國家間傳遞。
可在野外實驗，狀況卻無法保證同實驗室里一樣理想而精確。最終，因為位置便利，研究者們將「秘密基地」分別設在八達嶺長城腳下與河北懷來的兩家小旅館，地理距離16公里。
為了用激光為量子態傳輸打出一個光鏈路，他們的實驗大多在其他人沉入夢鄉的夜晚進行。光鏈路是為了幫助隨後分發的光量子「探路」。那些已經睡著了的人並不知道，這群在半夜裡還擺弄著有點嚇人的綠色激光的年輕人，也正在實現這個世界全新的通信夢想。
「儘管我們只傳送了16公里，但這在科學上證明了量子信息的遠距離傳輸是可行的，也意味著量子信息通過衛星進行傳遞有可能實現。」 蔣碩說。
這些站在科學領域最前沿的中國物理學家明白，進行量子通信研究，除了能夠實現隱形傳態這種奇妙的物理現象以外，還能夠實現更重要的使命，那就是防禦一種「還未出現的威脅」。
威脅來自尚未被成功發明的量子計算機。早在上個世紀，科學家們就已經開始設想，用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，從而大幅度減少運算時間。如果將未來的量子計算機比作大學教授，今天所謂超級計算機的能力甚至還比不上剛上幼兒園的小班兒童。
你可以想像這樣一個驚人的對比：現在對一個500位的阿拉伯數字進行因子分解，目前最快的超級計算機將耗時上百億年，而量子計算機卻只需大約幾分鐘。
「一旦哪個瘋子發明出來量子計算機，他就可以攻破所有的密碼。」蔣碩指出了這個可怕的威脅。事實上，現在通用的加密方式並非如想像般安全，它們都有破譯的方法，只不過由於現有計算機運行能力的限制，破譯一個密鑰可能要耗費上萬年，甚至上百萬年。
如果量子計算機出現，我們目前自以為安全的一切將不堪一擊。那將是一個超級神偷，可以偷走現代文明中人們賴以生存的一切——銀行存款、網路信息。它也足夠衝破軍事或安全系統，調轉導彈的軌道，令整個國家陷入混亂與災難。因此，沒有人敢懈怠，「這並不是一項杞人憂天的研究。所有的防禦必須出現在進攻之前。」美國科學家的預言就像一個倒計時牌，「量子計算機可能將在50年之後出現。」
因此，「只有採用量子信息才是安全的，必須佔據先機。」這樣一切「竊聽手段」將失去原有的意義。如果一個間諜想要收集情報，他必須竊取發送途徑中的光子，經過測量後再次傳給接收者。但因為光子對的糾纏特性，這樣的竊取就會被發現，「就像被嘗過的冰淇淋一樣」。
當然，眼下這只是一場看不見對手的戰爭。「如果沒有量子計算機這支矛，量子信息這面盾就發揮不出作用。」蔣碩說。他同時也認為，即便技術成熟，「如果量子計算機沒有出現，並沒必要進行大規模的產業換代」。
然而，這篇論文發表後，蜂擁而至的報道和議論卻讓科學家們發現，公眾似乎誤解了自由空間量子隱形傳態的真正意義，「很多人都認為，這個實驗的成功代表著超時空穿越可能實現。」
顯然，能夠傳遞一組信息並不意味著已經可以傳遞實物。「我們對世界的了解仍然不夠透徹。」一位研究者說。科學家們現在還不知道應該如何通過隱形傳輸的方式傳送實物，「我們曾經以為世界上最小的是原子，可是後來發現原來裡面還有質子和中子。然而，沒有人知道質子和中子是否還能被繼續拆分。更何況想要傳送一個生命體，又該如何處理他複雜的腦電活動呢？」
「目前我們實現的僅僅是單光子量子態的隱形傳輸，在未來有可能實現複雜量子系統的量子態隱形傳輸，但距離宏觀物體的量子態隱形傳輸還具有非常遙遠的距離。」彭承志說。
也許，正是「非常遙遠的距離」帶給了人們遐想。畢竟，曾經實驗台上量子態只能前行幾米，而今，它已經可以穿越16公里。將來，它還可能在星球之間傳遞。
「科技發展的速度有多快誰能知道呢？」一位參加這項研究的科學家說，「就好像打算盤時的人們永遠想不到，在不久的將來，人類發明出了每秒運行幾千億次的電子計算機。」
從中國科學技術大學獲悉，世界量子信息實驗研究取得重大突破，中國科大首次實現多自由度量子體系隱形傳態。這是自1997年國際上首次實現單一自由度量子隱形傳態以來，科學家們經過18年努力在量子信息實驗研究領域取得的又一重大突破，為發展可擴展的量子計算和量子網路技術奠定了堅實的基礎。
中國科學技術大學潘建偉及其同事陸朝陽、劉乃樂等組成的研究小組在國際上首次成功實現多自由度量子體系的隱形傳態。2月26日，國際權威學術期刊《自然》雜誌以封面標題的形式發表了這一最新研究成果。
量子隱形傳態在概念上非常類似於科幻小說中的「星際旅行」，可以利用量子糾纏把量子態傳輸到遙遠地點，而無需傳輸載體本身。量子隱形傳態作為量子信息處理的基本單元，在量子通信和量子計算網路中發揮著至關重要的作用。1997年，國際上首次報道了單一自由度量子隱形傳態的實驗驗證，該工作隨後與倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論、沃森和克里克發現DNA雙螺旋結構等影響世界的重大科技成果一起入選了《自然》雜誌「百年物理學21篇經典論文」。
此後，作為國際學術界量子信息實驗領域的重要研究熱點，量子隱形傳態又先後在包括如冷原子、離子阱、超導、量子點和金剛石色芯等諸多物理系統中得以實現。然而，以往所有的實驗實現都存在著一個根本的局限，即只能傳輸單個自由度的量子狀態，而真正的量子物理體系自然地擁有多種自由度的性質，即使是一個最簡單的基本粒子，如單光子，它的性質也包括波長、動量、自旋和軌道角動量等等。多自由度的量子隱形傳態作為發展可拓展量子計算和量子網路技術的必經途徑，成為近二十年來量子信息基礎研究領域的一個巨大挑戰。
潘建偉小組面對挑戰，選取單光子自旋和軌道角動量作為研究對象，創造性地發展了多項新穎的多粒子多自由度的糾纏操縱技術，巧妙地設計了利用單光子非破壞測量技術實現自旋和軌道角動量多自由度貝爾態測量的新方案。經過多年艱苦努力，研究人員成功製備了國際上最高亮度的自旋-軌道角動量超糾纏源、高效率的軌道角動量測量器件，突破了以往國際上只能操縱兩光子軌道角動量的局限，搭建了6光子11量子比特的自旋-軌道角動量糾纏實驗平台，成功實現了多自由度量子體系的隱形傳態。
本文對隱形傳態的相關研究進行了一定程度的綜述，希望能供相關領域的人士參考。但所綜述的觀點並不全面，也不能完全代表我們自己的科學觀點，敬請知悉。
參考文獻
Dong, Paul, The Four Major Mysteries of Mainland China, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ(1984).
Dong, Paul, and Raffill, Thomas E., China"s Super Psychics, Marlowe and Company, New York(1997)
The Synchronized Universe: New Science of the Paranormal, Claude Swanson
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