這是目前量子態在自由空間中隱形傳輸的最遠距離

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，位于奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平臺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》雜志卻將其列為該年度全球十大科技進展?！犊茖W》雜志的評語是：“盡管想要看到《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?！?/p>

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。在經典游戲“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，并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?！币晃宦摵闲〗M成員謹慎地選擇著用詞。當然，它們并不相同。在這項實驗中，被傳輸的是信息而并非實物。

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》雜志選為“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，發展并不算順利。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，“盡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?！甭摵闲〗M成員、清華大學物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗臺上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的采訪。

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，基本相當于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?！边@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后分發的光量子“探路”。那些已經睡著了的人并不知道，這群在半夜里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。

“盡管我們只傳送了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。

為了防御一個還未出現的威脅

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，那就是防御一種“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。

你可以想象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并非如想象般安全，它們都有破譯的方法，只不過由于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、網絡信息。它也足夠沖破軍事或安全系統，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，“這并不是一項杞人憂天的研究。所有的防御必須出現在進攻之前?！泵绹茖W家的預言就像一個倒計時牌，“量子計算機可能將在50年之后出現。”

因此，“只有采用量子信息才是安全的，必須占據先機?！边@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，經過測量后再次傳給接收者。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?！笔Y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，并沒必要進行大規模的產業換代”。

然而，這篇論文發表后，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，能夠傳遞一組信息并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，可是后來發現原來里面還有質子和中子。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，又該如何處理他復雜的腦電活動呢？”

“目前我們實現的僅僅是單光子量子態的隱形傳輸，在未來有可能實現復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?！迸沓兄菊f。

也許，正是“非常遙遠的距離”帶給了人們遐想。畢竟，曾經實驗臺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。”