尽管量子纠缠这些“幽灵般的超距作用”的确存在，但我们却未能借助它来实现星际超光速通讯。
撰文Ethan
翻译余卉
审校韩晶晶
太阳帆探寻遥远的行星或星体系统的概念图。图片来源：/
几个月前，亿万富豪尤里·米尔纳（Yuri）和天体化学学家斯蒂芬·霍金共同宣布了“突破摄星”（）计划，这个极富雄心的计划要把第一艘人造宇宙飞船发射到银河系的另一个星体系统。其实用一个巨大的激光阵列将一个质量很小、仅有微型芯片大小的宇宙飞船以20%光速发射到另一个星球是可行的，并且我们还不清楚像这样一个动力不足的小设备怎么能跨越巨大的星际空间与月球通讯。有人提出了这样的构想：其实可以用量子纠缠来通讯？
这么量子纠缠究竟是哪些呢？
想像你有两枚硬币，每一枚都有不同的正面或反面，你拿着一枚我拿着一枚，我们彼此距离十分远。我们在空中投掷它们，接住，拍在椅子上。当我们拿开手查看结果时，我们预期各自听到“正面”的机率是50%，各自得到“背面”的机率也是50%。在普通的非纠缠宇宙中，你的结果和我的结果完全互相独立：假如你得到了一个“正面”结果，我的硬币显示为“正面”或“背面”的机率仍旧各为50%，并且在个别情况下，这种结果会互相纠缠，也就是说，假如我们做这个实验，而你得到了“正面”结果，这么不用我来告诉你，你还会顿时100%肯定我的硬币会显示为“背面”，虽然我们相隔数光年而连一秒钟都还没有过去。
在量子化学中，我们一般纠缠的不是硬币而是单个的粒子量子纠缠 通讯，比如电子或光子等。诸如，每位光子载流子+1或-1，假若两个光子相互纠缠，你检测它们中一个的载流子，才能顿时晓得另外一个的载流子，虽然它越过了半个宇宙。在你检测任一个粒子的载流子前，它们都以不确定状态存在；并且一旦你检测了其中一个，二者就都立即知晓了。我们早已在月球上做了一个实验，实验中我们将两个纠缠光子分开好多千米，在数毫秒的间隔公测量它们的载流子。我们发觉，假如检测发觉它们其中一个载流子是+1，我们知晓另一个是-1的速率起码比以光速进行通讯快10000倍。
创造两个相互纠缠的光子之后，哪怕将它们分开很远，我们也可以通过检测其中一个的状态来获知关于另一个的信息。图片来源：
如今回到文章开头的问题：我们可以借助量子纠缠的该特点实现与遥远星体系统的通讯吗？回答是肯定的，假如你觉得从遥远的地方进行检测也算是一种“通信”的话。并且，通常我们所说的“通信”，一般是想要晓得你的目标的情况。比如，你可以让一个纠缠粒子保持着不确定状态，搭载上抵达近来星体的宇宙飞船上，之后命令飞船在哪个星体的宜居带找寻岩石行星的踪迹。假如找到了，就进行一次检测使所携带的粒子处于+1态，假如没有找到，就进行一次检测使所携带的粒子处于-1态。
为此，你猜想，当飞船进行检测时，假若留在月球上的粒子呈现为-1态，你就晓得宇宙飞船在宜居带发觉了一颗岩石行星；留在月球上的粒子会呈现为+1态，就告诉你宇宙飞船还没有发觉行星。假如你晓得飞船早已进行了检测，你应当可以自己检测留在月球上的粒子，并立刻晓得另一个粒子的状态，虽然它远在许多光年外。
这是一个聪明的计划，并且有一个问题：只有你寻问一个粒子“你处于哪些状态？”（也就是说检测）时纠缠才起作用，但假如你对一个纠缠态粒子施行检测，促使它成为一个特定的状态，你就破坏了纠缠，你在月球上做的检测与在遥远星体旁做的检测就完全不相关了。若果在远处进行一次检测，让粒子的状态为+1，其实在月球上检测出结果就是-1，进而告诉你远在数光年外的粒子的信息。但你不可能在检测的过程中不破坏纠缠，而一旦纠缠被破坏，那就意味着，不管结果怎样，你在月球上的粒子为+1或-1的机率都是50%，和若干光年外的粒子再没有关系。
这是量子化学最令人困扰的一点：当你晓得系统完整状态，并对系统的其余部份进行检测时，可以通过纠缠获取系统某一个部份的信息，而且不能从纠缠系统的某个部份创建并发送信息到另一部份。虽然这个看法很聪明，但超光速通讯仍然是不可能实现的。
量子纠缠是一种美妙的性质，我们可以将其用于许多方面，比如终极秘钥安全系统，并且超光速通讯是不可能实现的。要理解为何量子纠缠 通讯，就须要理解量子化学的关键特点：只要你促使纠缠系统的一部份坍缩为一个特定状态，你就难以通过检测系统的其它部份得到信息。正如量子热学先驱尼尔斯·玻尔以前说过的那句格言：
假如量子热学没有惊艳到你，一定是由于你还没有理解它。
宇宙仍然在和我们掷色子，这使爱因斯坦非常沮丧，但是就算我们尽最大努力在游戏中作弊，最终也会被自然本身挫败。量子化学定理就是保持着如此完美的一致性——如果体育赛事裁判们的犯规标准也如此一致就好了。
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