量子纠缠到底是什么呢?
想象你有两枚硬币,每一枚都有不同的正面或背面,你拿着一枚我拿着一枚,我们彼此距离非常远。笔《趣》阁www.biquge.info我们在空中抛掷它们,接住,拍在桌子上。当我们拿开手查看结果时,我们预期各自看到“正面”的概率是50%,各自得到“背面”的概率也是50%。在普通的非纠缠宇宙中,你的结果和我的结果完全相互独立:如果你得到了一个“正面”结果,我的硬币显示为“正面”或“背面”的概率仍然各为50%,但是在某些情况下,这些结果会相互纠缠,也就是说,如果我们做这个实验,而你得到了“正面”结果,那么不用我来告诉你,你就会瞬间100%肯定我的硬币会显示为“背面”,即使我们相隔数光年而连1秒钟都还没有过去。
在量子物理中,我们通常纠缠的不是硬币而是单个的粒子,例如电子或光子等。例如,每个光子自旋+1或-1,如果两个光子互相纠缠,你测量它们中一个的自旋,就能瞬间知道另外一个的自旋,即使它跨过了半个宇宙。在你测量任一个粒子的自旋前,它们都以不确定状态存在;但是一旦你测量了其中一个,两者就都立刻知晓了。我们已经在地球上做了一个实验,实验中我们将两个纠缠光子分开很多千米,在数纳秒的间隔内测量它们的自旋。我们发现,如果测量发现它们其中一个自旋是+1,我们知晓另一个是-1的速度至少比以光速进行通信快10000倍。
创造两个互相纠缠的光子以后,哪怕将它们分开很远,我们也可以通过测量其中一个的状态来得知关于另一个的信息。
现在回到问题:我们可以利用量子纠缠的该特性实现与遥远恒星系统的通信吗?回答是肯定的,如果你认为从遥远的地方进行测量也算是一种“通信”的话。但是,一般我们所说的“通信”,通常是想要知道你的目标的情况。例如,你可以让一个纠缠粒子保持着不确定状态,搭载上前往最近恒星的宇宙飞船上,然后命令飞船在那个恒星的宜居带寻找岩石行星的踪迹。如果找到了,就进行一次测量使所携带的粒子处于+1态,如果没有找到,就进行一次测量使所携带的粒子处于-1态。
因此,你推测,当飞船进行测量时,如果留在地球上的粒子呈现为-1态,你就知道宇宙飞船在宜居带发现了一颗岩石行星;留在地球上的粒子会呈现为+1态,就告诉你宇宙飞船还没有发现行星。如果你知道飞船已经进行了测量,你应该可以自己测量留在地球上的粒子,并立即知道另一个粒子的状态,即使它远在许多光年外。
这是一个聪明的计划,但是有一个问题:
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