二、21世纪的量子超光速实践较量自20世纪物理学最惊心动魄的相对论和量子力学的发现以来，它们虽然使人类获得了对自然界前所未有的深刻理解，同时所引发的如激光的发明、电子计算机的出现等技术革命，大大改变了人类的生活，但怀疑它们是错误的理论的人不少。特别是赞成和反对两方的人，都认为相对论和量子力学不能“和睦相处”。例如，一方面，相对论不允许任何比光速更快的物质运动和信息传输，另一方面，量子力学却允许某种神秘的所谓“超光速”影响的存在；如根据量子力学理论，电子、光子等相互耦合的微观粒子之间存在某种神秘的爱因斯坦讥讽为“幽灵式的超距作用”的关联，如果我们对其中的一个粒子进行测量，另一个粒子将会瞬时“感应”到这种影响，并发生相应的变化，无论它们相距多远。我国是一个热衷于“超光速”的大国，21世纪的量子超光速通信之争，从官方到民间都展出公开的较量。因21世纪是电讯通信普及的时代，电讯通信是非常实在和现实的，如果存在使得信息的传递不再是通过信息载体（如电磁波）的直接传输方式来完成，而是通过一种类似于心灵感应的量子超光速通信的神秘机制，即量子非定域影响或量子超光速影响使通信不再受空间距离的限制，也许被当代物理学家们戏谑为不协调的量子力学与相对论的这一两大理论要么破产，要么改写。    坚持“超光速”为实的一方，拿出了一段从电磁波到超光速的科技史作证：     1864年，麦克斯韦创立了经典的电磁场理论，并预言了电磁波的存在。    1876年，贝尔发明了电话，开创了有线（光速）通信时代。    1886年，赫兹实验证实了电磁波的存在。    1895年，马可尼和波波夫独立发明了无线电通信，标志着无线（光速）通信时代的来临。    1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论。根据这一理论，比光速更快的物质运动和信息传输都被视为不可能。    1925～1926年，量子力学诞生，宣告了经典物理学大厦的彻底崩溃。    1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森论证了量子力学与相对论之间的不相容性。这一不相容性暗示了如果量子力学的预言是正确的，那么必然存在“超光速影响”。    1964年，约翰·贝尔提出了“贝尔定理”，提供了利用实验来检验“超光速影响”存在的可能性。    1982年，阿斯派克特等人在实验上证实了超光速影响的存在。    1992年，斯奎尔斯提出了一种量子超光速通信的实现方法。    1994年，格林伯格实验显示了人脑之间存在超光速影响。    目前，量子信息研究正朝着量子密码、量子计算机、量子存储三个方向发展。环量子三旋密码模型是量子密码、量子计算、量子存储的基础。例如进行量子通信研究，没有量子存储这个技术基础，研究将无法深入下去。又如量子纠缠，是指粒子间的神秘的联系：奇妙在其中的一个粒子经过测量就可以了解另外一个粒子的状态，一个粒子的变化都会影响另一个粒子，即两个粒子之间不论相距多远，它们是相互联系的；量子纠缠是两个(或多个)粒子的叠加态，这些粒子作为一个整体来看如果试图窃听或偷走其中一个光子的信息，你将任何信息都得不到。这是另外一个特性，这就是其保密安全性所在。量子隐形传输就是借助于两个粒子之间的纠缠作用，将待传输粒子的未知量子态传送到另一个地方。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息，通过纠缠来传送。接收者在获得这两种信息之后，就可制造出原物量子态的完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子(甚至可以是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上。原物的量子态在此过程中已遭破坏。由此而来的争论是：我国从事量子非定域性和量子超光速通信研究的学者们都信心百倍，不仅出版有“超光速通信”的专著，而且预言，也许在未来的二三十年里就会带领人们走进神奇的超光速通信时代，超光速通信无疑将成为未来通信技术的主角；利用超光速通信，空间距离将不再成为通信的障碍，人们可以在相距任意遥远的地方进行实时交谈，那么配合人们超光速飞行，如果宇宙飞船到达距地球1光年的其他星球，与地球之间的通信局限性也不会显露出来，啊！地球是人类的家园，但人类不能永远生活在摇篮中。　 但反对“超光速”为实的一方有专家认为，“心灵感应的量子超光速通信”这个词是从科幻或是神话来的。在科学里，这个词应翻译为量子隐形传态。比如有一个粒子，我们可以测出这个粒子的全部信息，把这些信息传到另外一个地方，这粒子本身并不过去，我们就可以在另外一个地方复制出一个量子态完全相同的粒子。这样的过程我们就叫做量子隐形传态。按海森堡测不准原理，我们不可能同时精确测量一个粒子的全部信息。    可是利用量子力学里的量子纠缠态，建立一个量子通道，加上经典通讯，我们就可以把一个粒子的全部信息传到另一个地方，实现量子隐形传态。科学家们曾经成功地对光子进行量子态隐形传输，而光子主要用于量子通信，潘建伟教授等我国科学家利用五光子纠缠源，在实验上演示了一种新的“终端开放”的量子态隐形传输。但对此，我国有专家怀疑，原子作为微观粒子的一个单位，目前还容易测量，但光子作为微观粒子的一个单位，目前测量出的结果是多少，是模糊的，那么五光子纠缠之说，又是如何测量的呢？问题提得有没有道理呢？这是对类似静止质量为零的光子的整个“量子态隐形传输”的置疑。是的，1993年，美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案，传输的原粒子的量子态2004年6月，美国和奥地利的物理学家实现的是原子间的量子态隐形传输。这是美国国家标准与技术研究所的科学家利用激光技术，对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先，他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着，他们准确地测量了这两个原子的量子态，然后通过激光将它们的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制，仅耗时4毫秒，传输成功率达到78%。而另一个研究小组的奥地利因斯布鲁克大学的科学家，采用的是钙原子，同样实现了量子态隐形传输，成功率为75%。其基本原理也是利用第三个原子为辅助，用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。但两项实验在具体方法上有所不同，奥地利小组使两个原子距离相对较远，以便用激光单独地改变一个原子的状态；美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。当然，潘建伟教授的光子纠缠隐形传输，也是被认为是事实。潘建伟1970年3月出生在浙江东阳，1987年考入中国科技大学。2003年，潘建伟由于在量子态隐形传输以及量子纠缠态纯化实验实现上的重要贡献，他被奥地利科学院授予ErichSchmid奖，此奖为奥地利科学院授予40岁以下的青年物理学家的最高奖，两年一度，每次一人。在最近的7年时间里，潘建伟做出5个首次：首次成功地实现了量子态隐形传送以及纠缠态交换；首次成功实现三光子、四光子纠缠态，并利用多粒子纠缠态首次成功地实现了GHZ定理的实验验证；首次成功地实现了自由量子态的隐形传送；首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验；首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵。这里的问题是，量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态。如果把表征量子态的能量、旋转、运动、磁场等物理特性看作量子信息，那么这些量子信息还包含了其物理特性的共轭态，所以粒子的量子信息常常是多共轭的。这在基本粒子物理学中大部分是用标准模型和超对称理论处理的。由于以爱因斯坦为代表的一方始终认定量子力学不是完备的理论，而以哥本哈根学派领袖玻尔为代表的另一方则坚信量子理论的正确性，使宏观和微观之间的认知的矛盾尖锐起来。一是量子力学在继承宏观物体的球量子模型时，又抛弃了球量子的自旋概念，另立一套与宏观不同的自旋概念。这是由于量子客体的波粒两象性，迫使人们不得不引入波函数（量子态）来描述量子客体的状态，量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态。那么这个量子客体的状态，按宏观的特性是个什么概念呢？这是一个既似刚体又像流体、既似完整又像破裂的“模糊体”的不确定性概念。关于量子理论国外和国内的长期激烈争论的焦点也在这里。1955年由于国际形势的需要，我国开始酝酿研制核武器技术。虽然生产原子弹，其现成的原理并不跟物质无限可分原理直接相连，但由于两者都涉及微观世界，社会主义和资本主义阵营存在极大的哲学分歧。社会主义国家坚持物质无限可分。因此上个世纪五、六十年代，我国开展了大规模的“物质无限可分”和“一分为二”的宣传运动，这场“有心栽花，花不发；无意插柳，柳成荫”的类似对高能物理的一场全民科学普及教育工作，它的求真务实得出了两个结果：一个是产生了科学殿堂内得出的“层子”模型；一个是产生了科学殿堂外得出的“环量子三旋”模型。自旋不像平动。平动类似趋向弥漫或弥散态，自旋更像一种浓缩的“体”。环量子三旋模型不是对正统量子力学本身作出变革，而是仅就正统量子论本身作出一点变革。即既然坂田昌一反对量子力学哥本哈根学派不可分思想的“点”模型，主张能够分的“体”模型，那么量子态的“体”也可以有类似宏观物体的自旋。当时在我国大搞激烈的阶级斗争的环境下，使我国过早地引发了球量子与环量子之争。因为环量子和球量子的内禀自旋是不同的。例如环量子的自旋有三种“内禀”运动：可以有体旋——绕圈面内轴线的旋转；面旋——绕垂直于圈面中心的轴线旋转；线旋——绕圈体内环状中心线的旋转。三旋的体旋有二种状态(正、反)。面旋有二种状态(正、反)。线旋中的平凡线旋有二种状态(正、反)；线旋中的非平凡线旋有四种状态(左斜正、反；右斜正、反)。环量子按单动(只做一种旋动)、双动(同时做两种旋动)、三动(同时做三种旋动)，可以有62种不同的三旋状态组合。而其中的线旋就类似宏观的涡旋，所以环量子能完成既似刚体又像流体、既似完整又像破裂的“模糊体”的不确定性概念，因此能把波函数的本性如薛定谔认为的波动方程中，波场是集中积聚在微小空间内而形成的波群或波包的解释说清楚，也能解决类似“薛定谔猫”佯谬和“ EPR佯谬”等许多宏观与微观分野的问题。这就是环量子的多种自旋类似内禀存在的多共轭量子态，也类似回答了爱因斯坦对量子力学不完备性而要求引入一个隐参数理论加以的修正。所以经典物理学类似球面科学，而高能物理学实质类似环面科学。    再说是否是五光子进行的光子量子态隐形传输，也许从物理角度讲，用不着在普朗克长度单位的范围进行单个光子的一一测量。因为比特是个两态系统，它可以制备为两个可识别状态中的一个，如是或非，真或假，0或1。在数字计算机中，电容器平板之间的电压可表示信息比特，有电荷代表1，无电荷代表0。一个比特的信息，还可以用两个不同的光偏振或原子的两个不同能级来编码。量子信息的单元称为量子比特，它是两个逻辑态的叠加态。经典比特可以看成量子比特的特例。用量子态来表示信息是量子信息的出发点，有关信息的所有问题都必须采用量子力学理论来处理，信息的演变遵从薛定谔方程，信息传输就是量子态在量子通道中的传送，信息提取便是对量子系统实行量子测量。在实验中任何两态的量子系统都可以用来制备成量子比特，常见的有：光子的正交偏振态、电子或原子核的自旋、原子或量子点的能级、任何量子系统的空间模式等。而光子是玻色子，可以有多于两个粒子的组合。信息一旦量子化，量子力学的特性便成为量子信息的物理基础。