回复: 余大郎  抽象观嚓 时局灰皮树 历史暂减速 两金(灿荣一南)皆扑空 红巨星坍缩:  2018-06-28 11:43:14 [Reads:228]



 量子传送好莱坞梦破

 作者: 余大郎   2018-06-28 12:11:49 [Reads:184]     返回共舞台首页 

?人类星际间瞬时传送:利用量子纠缠百年之内可实现?

量子科学 今天

单看《星际迷航》,有许多问题需要回答。比如Phaser相位枪、曲速引擎(Warp Drive),这些概念不怎么合理,它还介绍了流行的概念“Teleportation”(隐形传输、量子传输、瞬间移动、心灵传动),当我们走进巨大的扫描器,就会发现自己已经到了另一个地方,意识、身体和灵魂全都转移过去。


如何完成的?从理论上讲有两种办法:在X地点进行物理解构,然后在Y地点重建,这是一种办法;或者将某个人转化为数据,然后发送,再转化为物质,就像有机传真机一样。

真的不可能实现吗?1993年,6名科学家组成一个团队,他们试图证明完美的瞬间移动是可能的,或者说,至少与物理定律并不违背。最近,美国中国的科学家开始尝试。中国科学家可以将光子瞬间传送到300英里外的卫星,传输时用到了“量子纠缠”现象。为什么会出现“鬼魅般的远距作用”(spooky action-at-a-distance,这是爱因斯坦说的)?说起来蛮简单,就是匹配的光子可以同时拥有相同的状态,即使相隔很远的距离也没有关系。改变一个光子的状态,另一个也跟着改变,二者之间找不到任何联系。

科学家正在研究,看看能否有办法利用这种现象传输信息,在两个纠缠的粒子之间传输。科学家还发现,可以用第三个粒子与原粒子中的一个纠缠,操纵遥远粒子的状态。

未来,我们可以利用这一原理搭建“量子互联网”,它更快、更强、不可能被黑,这种互联网会给人类带来巨大影响。如果想将人传送到办公室,抱歉,现在的科学还做不到,那是一个很遥远的目标。


人类还在研究如何让光子实现远距传输。假设人类找到其中的奥秘,知道如何远距传输原子,然后分子,那么要记录并传输的数据将会达到不可思议的容量。Michio Kaku是一名乐观的物理学家,他认为在未来10年里,人类就可以让分子实现远距传输。即使只是一个大肠杆菌,也包括大量原子,是多少呢?将9乘以10,然后算出90的10次方,相当于32万亿个,比宇宙中星星的数量还要多31.2万亿个。

莱斯特大学曾经发布一份报告,讨论一个有趣的问题:如果要将一个人远距传输,到底需要多少计算力呢?在传输过程中,先要将细胞变在数据,相当于10的42次方乘以2.6比特,也就是说在2.6后面加42个0。

要传送如此多的数据,需要超宽的带宽,还要10万亿千瓦时的电力。如果想将某个人远距传输,需要的电力相当于100多万年英国全电电力供应量之和,而且还要花4.8乘以100万再乘以100万年的时间来传输,比宇宙存的时间还要长350000倍。

即使真能等这么长的时间,人可能也无法在传输过程中生存下来。如果我们将人类最先进的3D打印机、材料和扫描仪拿出来,也没人办法完完整整“重新生成”一堆牛粪,人类比牛粪复杂很多,有神经元、有记忆、有思想或者个性。

既然如此,为什么不发一个复本呢?如果一个你出现在Y地点,那么X地点的你会怎样?原地点的你会不会被摧毁?如果真是这样,哪个头脑正常的人会测试这样的机器?

尽管如此,Kaku认为这些问题是可以解决的,远距传输人类也许可以在大约100年内实现。他认为远距传输机器的工作原理就像超高清MRI扫描仪,精准度达到一个像素一个原子的等级。

在传输数据时,Kaku认为可以用X线传输,它的波长很短,频率很高,传输的数据比普通光纤多100万倍。你的数据会加密,然后射向太空,在卫星网络之间弹跳,然后进入世界另一端的量子计算机,再让它组装还原。原来的你怎么办?Kaku回避此问题。在未来10年内,人类如果真能传输简单的分子,那么接下来就要传输DNA。

既然有如此多的数据要处理,还要粉碎如此多的原子。为什么不放弃“分解组装”的疯狂想法,干脆用更快的速度远距离传输物质呢?

也许时空扭曲就是远距传输的一种方法。不知道你有没有听别人打过这样的比方,拿一张纸,如果想将两个较远的点连接起来,只需要将纸折起来就行了,相当于将时空按点对点折叠,创造一座“爱因斯坦罗森桥”(Einstein Rosen Bridge)。听起来合理,但是这样的设备仍然只是一种设想,而且还与黑洞有关,它有一个缺点:需要将人体拉伸,拉成一条线,宽度相当于一个原子,然后才能传送到其它地方。

于是大家又提出其它方法,比如用等离子束传输,从理论上讲,将你从伦敦传到悉尼只要一分钟。或者可以使用更“传统”的媒介将人传过去,这种媒介类似NASA EmDrive一样的东西来驱动,通过“扭曲时空泡(warp bubble)”将人类传过去,时空泡,速度比光还快。

阿库别瑞提到了“扭曲时空泡”的理论,1994年发表,它需要数量惊人的能量,才能让空间发生膨胀和收缩,以便产生一个“扭曲的时空泡(warp bubble)”,让飞船在它里面超光速飞行。让空间和时间充当推进物,推动飞船在泡泡里穿行,这就如同踏上一部自动扶梯。

远距传输可能有点太遥远了,也许人类会再一次成为想像力的受害者:想到并不一定意味着能做到,或者应该去做。

来源:36kr

编者按:本文编译自英国卫报原题为“Teleportation: will it ever be a possibility?”的文章

附:

《星际迷航》原来是一部预言片?


千呼万唤中,《星际迷航3:超越星辰》今天终于在中国上映了!除了电影迷,科学家们也对这部神作颇为关注——当然,他们是为了影片中的太空科技。作为一部长青科幻剧,《星际迷航》系列中的很多“高科技”产品如今都变为了现实,看来这是一部预言片!


NASA喷气推动硏究室总工程师Brian Muirhead和航天工程师Anita Sengupta曾表示,星舰上中的不少理念都可以实现,甚至已经在现实中投入使用。而NASA哥达德空间飞行中心的David Allen则指出,现代社会已有不少技术超越了曾经的《星际迷航》。
NASA检测“企业号”真实性

偏导护盾(Deflector Shields)

虽然偏导护盾技术尚未实现,但NASA已有相应的磁力护盾技术。当然,这只能让宇宙飞船免受辐射伤害,并不能像偏导护盾那样隔绝太空中的其他攻击。



翘曲速度(Warp Speed)
“企业号”星舰能够使用曲速引擎,令飞行速度超过光速,从而达到跨星际穿梭的目的,但这一技术离我们还太过遥远。好在,曲速引擎所涉及到的物质-反物质理论(matter-antimatter)的确存在,且科学家们已经破解了其中部分物理知识,只待进一步发掘。



“企业号”星舰(The Starship Enterprise)
根据Brian Muirhead的设想,像“企业号”这样庞大的航天飞船不可能在地球内建造,受制于现代运载火箭技术的限制,只能将零件单独构筑,运输到太空组装。但是,这并不妨碍NASA试着着手打造一个类似的航天器,工程师Harold White就在着手研究星舰的引擎原理,而设计师Mark Rademaker则已经完成了这款名为IXS Enterprise的设计雏形。




全息甲板(Holodeck)

全息甲板的作用是模拟周围环境和人物,听起来耳熟?因为这就是VR(虚拟现实)和AR(增强现实)技术的理念相同。在尚无法进行星际探索的今天,这一技术主要用于飞船、探测器的构造演示,以及帮助身处太空中的宇航员营造地球环境,克服心理压力。



脉冲引擎(Impulse Engines)
脉冲引擎是基于核聚变反应的火箭引擎,这是现代科学技术所无法做到的,毕竟现在的火箭仍使用的是化学燃料。不过,在《星迷》中出现的离子推进器却已经被俄罗斯、美国、欧洲、日本使用在航天器上,一般被称为霍尔推进器(Hall thrusters)。它们比一般的化学火箭具有更强大的推进力。




仿真机器人(Androids)
科学家们已研发出各种各样的机器人,其中就包括具有人类相貌的仿真机器人。但是,就算AI(人工智能)技术正在不断发展,“研发出有自我意识的机器人”仍是一个无法被攻克的难关。



运输机(The transporter)
运输机技术就目前而言不可能实现。简单的理解是,我们拍摄了一张照片然后把它数字化,这样我们就可以储存、传输、重组。但照片这种“死物”是一回事,如果我们要做到像《星际迷航》那样传输活物、人类,这就超出了现今的认知范围了。



隐形装置(Cloaking devices)
隐形技术已经被研发并投入使用,不过现阶段的技术依赖于各种特异材料,构成复杂不说,所谓的“隐形”也只是让部分物体在某一范围无法被肉眼捕捉。虽然随着新的特异材料不断出现,隐形效果会日益改善,但仍无法让物体实现完全的不可见。



通讯设备、电脑(Communicators & Computer)
和影片相比,现实社会中的通讯设备同样十分普遍,但比起《星际迷航》所展现的智能语音通讯的翻盖手机,集各种功能于一身的智能手机显然更为高端。而电脑设备的发展也远超《星迷》中的设想,不仅能辅助搜集各种大数据,还早已超越了“体型”的限制。如果真的到达《星迷》所处的400年后的未来,通讯和电脑这两样工具的发展必定更为惊人。



光炮(Phaser)
《星际迷航》中所展现的光炮是一种非常惊人的能量枪,名字来源于“相位能量重整”(PHASed Energy Rectification)。根据《星际迷航》中的概念,光炮是进化版的激光枪。如今,军队中也有类似光炮的武器,一般是通过微波对皮肤造成伤害,而激光武器的效力也在不断增强。但光炮这种传奇武器在现在看来,依旧只是幻想中的产物。




治愈射线(Healing rays)
在《星际迷航》中,医生会使用一种治愈射线,让患者的伤口、甚至是骨骼损伤迅速复原——坦白说,这就是我们幻想中的24世纪医学奇迹。目前在外科手术领域,医生的确会借助激光来修复伤口,但这些其实只是起到“临时粘合剂”的作用,并不能直接治疗伤口。不过,治疗射线也并非毫无科学依据,现在也有使用微弱电击促进骨骼愈合的治疗手段,因此治疗射线也可能在未来成真。

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