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隐形传送(7)

  不涉及纠缠态的隐形传送

  隐形传送的进展在飞快地加速。2007年实现了另一个突破。物理学家们提出了一种不要求纠缠的隐形传送。纠缠态是量子隐形传送唯一最为困难的特点,解决这一问题能为隐形传送开启新的前景。

  “我们是在谈论一束约5 000个粒子从一处消失,然后在其他一个地方出现。”澳大利亚布里斯班的澳大利亚研究理事会量子光学卓越研究中心(Australian Research Council Centre of Excellence for Quantum Atom Optics)的物理学家阿斯顿·布拉徳利(Aston Bradley)说,他着力开辟了一种新的隐形传送方式。

  “我们觉得自己的方案与最初的小说般概念的精神更为贴近。”他宣布。在他们的方法中,他和他的同事使用了一束铷原子,将它的全部信息传到一束光线中,再将这束光传送过一根光纤电缆,随后在远处一个地点重建最初的原子束。如果他的陈述能成立,这一方法将清除隐形传送的头号绊脚石,并且为传送越来越大的物件开辟全新的道路。

  为了将这种新方法与量子隐形传送区别开来,布拉徳利博士已经把他的方法命名为“古典隐形传送”(这有一点歧义,因为他的方法也非常倚重量子理论,但不依靠纠缠态)。

  这一小说式的隐形传送的关键是一种新的物质形态,称作玻色—爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate),或BEC,是整个宇宙中最冷的物质之一。自然界中,最低的温度是在外太空中被发现的,绝对零度以上3k(这是由大爆炸留下的残热引起的,它仍旧充满了宇宙)。但一块BEC是绝对零度以上百万分之一度到十亿分之一度,这是只有在试验室里才能找到的温度。

  当某些形式的物质被冷却到绝对零度附近的温度,它们的原子会全部急剧下降到最低能态,这样一来它们的全部原子都在一致中振动,变得相干。所有原子的波函数重叠,以至于从某些意义上来说,一块BEC就像一个其所有原子一致地振动的巨大“超级原子”。这一物质的奇特状态被爱因斯坦和萨地扬德拉·玻色(Satyendranath Bose)在1925年预测到了,但是到1995年才最终在麻省理工学院(MIT)和科罗拉多大学(University of Colorado)被制造出来,整整过去了70个年头。

  以下讲述布拉徳利和他的同伴的隐形传送装置如何作用。首先,他们从一组BEC状态的超低温铷原子开始,随后使一束物质接触BEC(同样由铷原子组成)。这些物质束中的原子同样希望骤降到最低能态,所以它们把过剩的能量以脉冲光的形式泄出。这一光束随即被送入一根光纤电缆。值得注意的是,这一光束包含全部描述初始物质束所必需的量子信息(比如,其全部原子的位置和运动速度)。然后,光束撞击另一个BEC,它随即将光束转变为初始的物质束。

  这一新的隐形传送方式具备广阔的前景,因为它不涉及原子的纠缠。但是这一方法同样有它的问题。它极度依赖BEC的性质,而BEC难以在试验室中制造。此外,BEC的性质非常独特,因为它们表现得好像是一颗巨大的原子。原则上,我们只能在原子水平见到的奇异量子效应可以使用肉眼在一个BEC中见到。这曾被认为是不可能的。

  BEC的直接实际应用是制造“原子激光”。理所当然,激光存在于共振的光子组成的相干光束基础上。但一个BEC是共振的原子的集合,因此可能制造出完全相干的BEC原子束。换言之,一个BEC可以制造出激光的类似物——原子激光或物质激光,由BEC原子组成。激光的商业应用是巨大的,原子激光的商业应用同样具有深远意义。但由于BEC只存在于绝对零度上浮动的温度下,这一领域的进展尽管稳定但会缓慢。

  有了这一迅速的进展,我们何时有可能传送我们自己呢?物理学家们希望在明年能够传送复杂的分子。在那之后,DNA分子甚至一个病毒或许可以在几十年之内被传送。理论上没有任何事物禁止传送一个真正的人——就像在科幻电影中那样。但是这一伟大成就所面临的技术问题确实非常棘手。必须有一些世界上最好的物理试验室被用于仅仅在微小的光的光子和单个原子之间创造相干性。制造涉及真正宏观物体——比如人的量子相干性,无疑需要很长时间才能实现。实际上,要让每个物体都可以传送,还需要花上许多个世纪,或者更长时间——如果这真的可能实现的话。

  
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