瞬间移动，真的能成真吗？

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地球是一个奇迹

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这张合成照片展示了“墨子号”量子卫星与西藏量子隐形传态实验平台之间建立的星地链路——正是通过这项实验，科学家证实了量子隐形传态在近地轨道级别的远距离下同样可行。

六十年前，《星际迷航》为观众带来了一项日后成为科幻史上经典符号的技术：传送器。

这一装置能够瞬间将人从一个位置传送到另一处，其诞生初衷只是为了节省剧集里飞船着陆特效的拍摄成本，而这项可让人“光束传送”往返企业号星舰的技术，最终成为了整部作品的标志性元素。

《星际迷航》中的传送器，会将物质转化为能量流发送至目标地点，再将原始物质逐原子进行重组还原。

尽管《星际迷航》并非首部描绘瞬间传送的虚构作品，但传送器却前所未有地点燃了大众的想象力，催生出流传至今的文化梗，也让无数作品纷纷效仿设计出同类传送技术。

后来，瞬间传送真的从科幻走进了现实。

三十多年前，一群物理学家为自己提出的颠覆性新构想寻找命名：他们找到了一种方法，无需发生实物接触，就能将原子或亚原子粒子的量子态，转移到其他相距遥远的粒子上。

量子态是一个数学概念，承载着原子或亚原子粒子的相关信息，比如电子的能级，或是*光子的偏振状态。

受科幻作品的启发，研究者们将这一技术命名为量子隐形传态（quantum teleportation）。从那以后，这一概念从理论设想，变成了经实验验证的真实技术。

20世纪90年代末的首批实验证实，量子态可以在短距离内实现传输；后续的研究则不断突破传输距离的极限——中国科学家在2017年通过实验证明，量子态甚至可以在近地轨道与地面之间实现往返传输。

科学家们借助量子纠缠这一自然现象实现了量子隐形传态，微观粒子可以通过这种现象，跨越无限距离彼此形成关联。

量子隐形传态与科幻作品里的物质传送有着本质区别：它仅实现量子态的传输，并不会移动任何实物物质。

专家表示，这项技术并不会催生出《星际迷航》式的人体传送，但它有望开启全新的计算时代，彻底革新人类对亚原子世界的认知，进而改变我们对宇宙及万物本质的理解。

IBM量子首席研究科学家杰森·奥克特（Jason Orcutt）表示：“从本质上来说，自然的本质是量子的，而你本身就是量子信息。”

量子隐形传态，有望破解复杂难题

在日常生活中，物体的运行遵循着我们熟知的经典物理学规律。可一旦缩小到原子与亚原子的微观尺度，一套颠覆认知的全新规则便会发挥作用。

这就是量子物理学的领域：粒子在被观测之前，可同时处于多种状态之中，物体也能跨越无限距离彼此形成纠缠关联。

量子世界的诸多特性都违背日常直觉，也无法用普通计算机进行描述。日常计算机以比特为单位存储和处理数据，数据编码仅为0或1；而量子系统的状态并非简单的二进制形式，因此需要全新的数据编码方式，这也正是量子信息与量子比特的价值所在。

比特只能单一表示0或1，而量子比特在被观测前，可通过叠加态同时融合0与1的状态；量子比特还能与其他量子比特形成纠缠，观测其中一个粒子的状态，会瞬间影响另一个粒子的观测结果。这种复杂的信息形式，正是量子计算强大算力的核心支撑。

奥克特表示：“有些问题的难度极高，甚至堪比测算宇宙的年龄，经典计算机根本无法解决这类问题。”但量子计算机未来或许能够以极高的精度模拟分子世界，包括复杂的化学反应。

这将帮助我们研发更高效的工业生产流程，比如研发更节能的农业合成氮生产技术，或是打造具有革命性的新型材料。

商用量子计算机如今已经问世，但性能仍存在诸多局限。打造更强大的量子计算机——尤其是能够稳定纠错、执行超长运算的大型设备，其中一项关键工作，就是研发高效传输量子信息的方法。

但这里存在一个核心难题：QR.N（致力于拓展量子通信距离的研究项目）成员、量子通信研究员西蒙娜·波塔卢皮（Simone Portalupi）表示，对量子态进行观测时，“会直接改变其原有状态”，因此“我们无法真正复制量子信息”。

这就需要全新的信息共享方式，量子隐形传态也因此应运而生。作为一种不移动任何实物物质、仅传输量子态的技术协议，隐形传态有望成为量子信息通信的标准方式，实现远距离计算机的互联，最终搭建起量子互联网。

量子隐形传态的工作原理

量子纠缠是一种自然现象，同时也可以通过人工方式制造。一旦两个量子系统形成纠缠状态，无论将二者分隔多远，它们的状态都会彼此关联，这也是量子纠缠能够用于信息传输的核心原因。

这一原理的经典演示场景，涉及两位研究者爱丽丝和鲍勃，二人共享一对纠缠粒子。

假设爱丽丝想要向鲍勃发送新的信息，她会先制备一个承载该信息的数据量子比特，同时对这个数据量子比特和自己持有的一半纠缠粒子进行观测——这一操作被称为贝尔态测量（Bell-state measurement），会让数据量子比特与另外两个粒子形成纠缠，同时揭示出爱丽丝手中两个量子比特所处的四种状态之一，并同步销毁原始数据量子比特。

爱丽丝的观测行为，会将被销毁的数据量子比特信息，连同自己手中的纠缠粒子信息，转化为由0和1组成的经典信息，随后她再通过传统通信渠道，将这些结果发送给鲍勃。

卡尔加里大学（University of Calgary）量子信息科学家丹尼尔·奥布拉克（Daniel Oblak）表示，这一步经典通信环节至关重要，他将其比作“打开一盒雪花球的操作指南，确保它们能摆放至正确方位”。

他说道：“要让它成为真正的雪花球，就必须将其旋转到正确的朝向。”爱丽丝的观测结果会告知鲍勃，需要对自己手中的另一半纠缠粒子执行何种量子操作——这本质上就是让他“打开盒子”的钥匙。

最终的结果是，鲍勃的量子比特会与爱丽丝的原始数据量子比特处于完全一致的状态，信息也就完成了传输。

量子态隐形传态的理论方案，最早发表于1993年的一篇学术论文，随后一系列实验相继验证了这一理论的可行性。

到21世纪10年代，科学家已经实现了多种量子态的隐形传态，其中包括超导电路的量子态；研究还证实，量子态可以在城市之间、地球与太空之间实现往返传输。

奥克特表示，如今这一领域正“从科学研究转向工程应用”，核心方向是实现量子计算机的互联与规模化发展。

这项技术未来能否实现人体传送？

尽管量子隐形传态对未来量子计算机的发展至关重要，但专家认为，它几乎不可能研发出能让人光束传送往返星际飞船的装置。

QR.N项目成员、量子通信专业博士生蒂姆·施特罗贝尔（Tim Strobel）表示：“很难将这项技术与《星际迷航》相提并论，我们所传输的是量子态，而非物质或能量。”

奥布拉克坦言，若想实现人体传送，需要传输构成人体的所有原子与粒子的量子信息，还需要“在目标位置准备好一堆原子，用于重构人体，并将量子态逐一传输给这数以亿计的原子”。他表示：“这几乎是无法想象能成为现实的事情。”

关于人体传送，还有一个长期存在的哲学争议：凭空出现的那个人，究竟是原本的自己，还是一个复制品？

量子力学中的“不可克隆定理”指出，未知的量子态无法被复制。而隐形传态通过先观测并销毁原始量子态，再进行传输的方式，避开了这一理论限制。因此从量子层面来说，被传输的量子态可以被视作“原本”的状态，而非复制品。

如果构成“你”的一切——记忆、性格乃至自我意识，归根结底都是量子信息，那么理论上你或许可以被传送到新的地点；但如果事实并非如此，那么传送行为可能就等同于自我毁灭，只是让一个克隆体在别处继续存在。

奥克特说：“这一切都完全建立在推测的基础之上。

目前，能否传送人类——更不用说单个原子，都还完全属于科幻范畴，关于这个问题的任何答案也同样如此。”