理論上，物體能否實現瞬移？

其實瞬間傳輸的景象我們並不陌生，它們經常在影視作品裡面出現，其原理也是五花八門。

包括《星際迷航》系列中的通過傳送機(Teleport Machine)進行瞬間傳輸，類似這樣：

《星際迷航》里的瞬間傳輸

Spock 等人總是通過這樣的裝置實現瞬間傳輸。

另一種方式就是通過蟲洞進行瞬間傳輸了。例如《星際穿越》電影中主人公從地球乘坐宇宙飛船到達黑洞附近尋找宜居星球。

《星際穿越》中逼真的蟲洞

以上兩種方式是目前物理理論上可能允許的瞬間傳輸。文藝作品中出現的其他的瞬間傳輸方式還包括《哆啦A夢》的任意門，《龍珠》裡面孫悟空通過氣的瞬間傳輸等，這些都是目前的物理理論所不允許的，在本文就不予討論了。

不被允許的任意門（萬千少年的夢想）

首先講講第一種瞬間傳輸方式：傳送機。

在《星際迷航》的電影里剛出現傳輸機的時候，很多人認為這僅僅是科幻，在現實生活中不可能實現。大部分物理學家那個時候也都是這樣認為的。

但是在1993年，有物理學家發現量子力學告訴我們，類似這樣的瞬間傳輸是可以實現的，只要滿足幾個條件即可。

我們先從最簡單的情況談起，即如何瞬間傳輸單量子態粒子。實現單量子態的傳輸，我們只需要提前分配一對糾纏態，然後再傳輸兩比特的經典信息就可以傳輸一個量子態了。

從整個物理過程中不難發現，我們最快也只能實現光速傳輸，不可能實現瞬間傳輸，因為為了傳輸一個量子態，我們最後還要傳輸經典的信息，這就使得它的速度沒法超過光速。但是即使是光速傳輸，也已經遠遠大於目前人類最快的飛行器的速度了，所以叫它瞬間傳輸也毫不為過。

既然我們已經知道了現實世界瞬間傳輸的原理，那麼我們還要多久才能實現《星際迷航》中人的傳輸呢？物理學家早已經實現了單量子態的傳輸。實現單量子態的傳輸的實驗圖如下所示：

量子瞬間傳輸的實驗裝置圖

我們不難發現，實現單個量子態的傳輸尚且需要如此複雜的實驗設備，更別說一個人了。一個人包含大概10^29 個粒子，這些粒子包含夸克，電子，質子，中子，原子，分子等，每一個粒子又包含能態，自旋，角動量等不同的量子態。要同時傳輸這些量子態，實驗難度遠遠超出想像。

要實現這樣的瞬間傳輸需要滿足的最重要的條件就是要有糾纏態，因為製備和分布糾纏態也是需要時間的，所以瞬間傳輸的實際存在就又打了折扣。

就算我們已經分布好了糾纏態，瞬間傳輸一個人所需要傳遞的經典信息量也是天文數字。假設我們需要在10秒內傳輸一個人，而且假設人體內的每個粒子僅僅包含一個量子態，那麼也需要在10秒內傳輸2x10^29比特粒子，這大概是10^11EB 後者10^8ZB（只估計數量級）。

大家可能對這個數字的大小沒有概念，舉個例子說明一下，目前整個互聯網一年的信息交互量大概是1ZB左右，整個物聯網存儲的信息也不過是800EB(2009年)左右，因此要實現人的瞬間傳輸，我們需要在10秒鐘的時間內傳輸完人類目前需要1億年的時間才能達到的信息傳輸量，這樣的任務量目前幾乎是不可能實現的。

目前互聯網最快的信息傳輸方式是谷歌的Google Fiber，能實現10GB/s 的傳輸速度，按照這個速度，要實現一個人的瞬間傳輸我們需要等待10^19秒，大概是3000億年，相當於現有宇宙年齡的20倍。這當然已經不能是瞬間傳輸了，應該算是全宇宙最慢的傳輸了。

另外需要注意的是，目前的物理理論只允許量子態的瞬間傳輸，並不能實現實物粒子的瞬間傳輸，也就是說，要真正實現人的瞬間傳輸，我們還得在傳輸的目的地放一個和要傳輸的人完全一樣的沒有生命的副本，然後把需要傳輸的人的每個粒子的量子態傳送過去。

這樣沒有生命副本如何製作，如何提前保存目前也是具有極大的困難的。

另外，物理學家對於理論上是否能實現人的瞬間傳輸也是有爭議的。有些物理學家認為雖然實驗上有困難，但是理論上是可以實現人的瞬間傳輸的；還有一些物理學家認為人等活物無法實現傳輸，因為人包含意識，意識是無法實現傳輸的。

所以就算我們克服了其他的技術難題，能不能傳送人這樣的具有意識的生命，答案還是未知的。

人的意識也是可以傳輸的嗎？

除了用這種糾纏的方式進行瞬間傳輸，還有一種很誘人的方式就是通過蟲洞進行瞬間傳輸。

蟲洞的學名叫做愛因斯坦羅森橋，是連接宇宙不同區域的時空通道，目前只是廣義相對論的一個解，真實宇宙中是否存在蟲洞還沒有被天文學家驗證。

如果蟲洞的存在被證實，那我們也許可以實現真正的瞬間傳輸，進行星際旅行將不再是好幾代人的耗時耗力的巨大任務，通過蟲洞就可以在很短的時間內到宇宙中任何我們想去的地方。

藝術家描繪的二維蟲洞

但是要實現這種傳輸，我們首先得製造一個蟲洞，但是用什麼製造，如何製造，理論上還幾乎是一片空白。況且最大的困難不僅在於如何人為的製造蟲洞並且穩定的維持一個蟲洞，更在於我們目前根本無法預測蟲洞的另一個埠在哪裡。

也就是說就算目前我們可以在地球附近製造一個蟲洞（這已經是天方夜譚了），我們也不會知道這個蟲洞會通向哪裡。所以目前無論是理論上還是現實上，通過蟲洞進行瞬間傳輸都不可能實現。

但這並沒不代表不能用蟲洞進行瞬間傳輸，隨著科學的發展，終有一天我們會有明確的答案。

總之，在上文提到的兩種瞬間傳輸方式中，第一種最有可能實現，因為我們已經實現了單量子態和雙量子態的傳輸，隨著時間的推移我們能傳送的東西也會越來越複雜，也許最終有一天我們能克服以上提出的種種技術和理論上的困難，實現人的瞬間傳輸。

作者：Santiago（中國科學院物理研究所）

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