百度 中科大測出量子糾纏速度下限



量子糾纏現象被愛因斯坦稱為“鬼魅般超距作用”，是量子通訊的理論基礎。

相距遙遠的兩個量子會呈現關聯性，影響其中一個粒子時，另一個也會發生反應，這就是被愛因斯坦稱為“鬼魅般超距作用”的量子糾纏。我們知道，愛因斯坦的相對論認為光速是物質傳播的最大速度，而中科大70後青年物理學家潘建偉院士的團隊測出，量子糾纏的速度下限比光速高四個數量級（可理解為3萬億米每秒）。

這一成果標誌著中國在自由空間量子物理實驗領域繼續保持著國際領先地位，另一方面也為未來基於量子科學實驗衛星進行大尺度量子理論基礎檢驗、探索如何融合量子理論與愛因斯坦廣義相對論奠定了必要的技術基礎。



中科大潘建偉院士（中）

中國科學技術大學潘建偉院士是國際量子資訊實驗研究領域的傑出科學家。他12年前回國組建實驗室，為中國在該領域迅速走到世界前列作出了突出貢獻，並培養了一批科技英才。

潘建偉院士與他所在的中科院量子科技先導專項協同創新團隊，2013年還實現了單個量子高維度儲存、星地量子通訊地面驗證等，繼續向著建立實用的全球性量子通訊網路穩步邁進，幫助中國在“絕對保密”的量子通訊這個未來戰略性領域繼續領跑全球。

量子通訊不可能超光速，因為量子通訊的方案都是根據量子力學和相對論這些已知的物理原理設計出來的，怎麼可能違反原理呢？相對論已經說了，資訊的傳輸不能超光速（注意，不傳資訊的現象是可以超光速的，這不違反相對論），所以量子通訊當然不會超光速。

我們來稍微解釋一下，現有的各種量子通訊方案為什麼不超光速。

在科學界的術語中，量子通訊是一整個研究領域，其中包括量子金鑰分發、量子隱形傳態和超密編碼等具體應用。而其中量子金鑰分發是唯一接近實用的技術，所以在媒體的報道中，“量子通訊”往往特指量子金鑰分發。我們就先來說，量子金鑰分發為什麼不超光速。

量子金鑰分發的具體過程，是傳送方發出一系列單個光子，接收方接收和測量這些光子的狀態，雙方由此各自得到一個由隨機的0和1組成的數列（例如10001011……）。由於量子力學的特性，不用看對方的資料，就可以確認對方的數列跟自己手裡的是完全相同的。因此，這個數列可以用作金鑰，用它加密的密文是絕對不可破譯的。用這個金鑰對要傳輸的資訊加密，然後用任意的傳統通訊方式傳送，整個通訊的過程就完成了。這其中任何一步都不超光速，所以整個過程顯然也不超光速。

題主還問到：未來能出現直接傳輸量子態的技術嗎？實際上，不需要未來，現在就有這樣的技術。它叫做量子隱形傳態，相當於科幻電影中的“傳送術”。

《星際迷航》中的傳送術

量子隱形傳態實際做到的，是把一個量子體系的狀態傳輸給另一個量子體系，也就是說，粒子並沒有移動，只是狀態移動了。在量子隱形傳態中用到了量子糾纏，對處於糾纏態的兩個粒子做測量，兩者會同時突變到某個狀態。這是個真正意義的突變，是不需要時間的。所以如果單看這一步的話，速度確實是無窮大。但是，量子隱形傳態中包含若干個步驟，其中一步是把一個測量的結果（具體地說，是一個二位元的資料，即00、01、10、11這四個字串中的某一個）傳給對方。這一步要用傳統的通訊方式來實現，速度不超過光速，因此整個量子隱形傳態的速度也不超過光速。

打個比方，你開著一輛超級跑車狂奔，但遇到一段堵車的路，那麼你在其他路段跑得再快也沒用，整個行程的速度都被這段堵車拖下來了。雖然把光速稱為一個拖後腿的“慢速”顯得有點滑稽（光子：我真的跑得很慢嗎？有種你出來跟我比比！），但道理就是這個道理。