近日,随着我国“墨子号”量子科学实验卫星持续取得新成果,量子通信再次引发公众热议。一个流传甚广的疑问浮出水面:量子通信真的能实现“超光速传输信息”吗?这听起来像是科幻小说中的情节。然而,真相究竟如何?记者采访了多位量子信息领域的专家,为您揭开这一谜题。

量子纠缠:不是“超光速传信”,而是“鬼魅似的远距作用”

量子通信的基础是量子纠缠现象。当两个或多个粒子处于纠缠态时,无论它们相隔多远,对其中一个粒子的测量会瞬间影响另一个粒子的状态。爱因斯坦曾称之为“鬼魅似的远距作用”,并认为这违反了相对论的定域性原理。

“但要澄清一点:这种‘超距作用’并不能用来超光速传递信息。”中国科学院量子信息与量子科技创新研究院的研究员李教授解释道,“测量一个纠缠粒子时,我们得到的只是随机的结果。你必须通过经典信道(比如光纤、无线电)将测量结果告诉对方,对方才能解读信息。而经典信道的速度上限是光速,因此整体信息传输速度不可能超过光速。”

量子通信的核心:不是更快,而是更安全

既然不能超光速,量子通信的价值何在?专家指出,量子通信的真正优势在于无条件安全性

传统加密通信依赖数学复杂度,一旦量子计算机成熟,很多现有加密算法可能被破解。而量子密钥分发(QKD)利用量子态的不可克隆性,任何窃听行为都会破坏量子态,从而被通信双方发现。这相当于建立了一条“理论上无法被窃听”的加密通道。

“以‘墨子号’为例,它实现了星地之间千公里级的量子密钥分发,为构建全球量子保密通信网络奠定了基础。”北京邮电大学的一位教授表示,“但在传输速率上,目前的量子密钥分发还远不如传统光纤通信。量子通信不是为了让你上网更快,而是让机密信息更安全。”

科幻与现实:超光速信息传输的物理学极限

那么,是否存在某种方式实现超光速信息传递?根据爱因斯坦的狭义相对论,任何携带信息的物质或能量运动速度都不能超过真空光速。这一结论至今未被任何实验推翻。

“有人提到量子隐形传态,以为能瞬间传送物体。”科普作家王先生指出,“实际上,量子隐形传态是将一个粒子的状态‘传输’到远方粒子,但传输过程仍然需要经典信道配合,而且传输的只是量子态,不是物质本身。同样受限于光速。”

近年来,一些实验试图验证量子纠缠的“非定域性”是否可能用作超光速通信,结果均显示否定。例如,2013年维也纳大学的研究团队通过实验证明,即使使用高保真度的纠缠光子对,也无法在测量端提前判定远端选择的结果。

公众认知误区:从“量子纠缠”到“超光速商业”

为何“超光速”的误解如此普遍?部分原因在于媒体和影视作品的夸张渲染。此外,一些量子通信的商业宣传也存在模糊表述,让公众误以为新技术能够突破物理定律。

“企业在推广时应当严谨,可以强调‘超距感知识别’,但绝不能暗示信息传递可以超光速。”中国科学技术大学一位教授表示,“否则不仅误导公众,也可能引发资本市场对量子通信的不切实际预期。”

展望:量子网络时代的真实图景

尽管不能超光速,量子通信的未来仍然激动人心。目前,我国已建成“京沪干线”量子保密通信骨干网,并与“墨子号”结合形成天地一体化的量子通信网络。2030年前后有望构建全球量子通信网络。

未来,量子通信将与经典通信深度融合:敏感数据通过量子加密,普通数据通过常规网络传输。在金融、政务、国防等领域,量子通信将提供“理论上不可破解”的安全保障。

至于超光速信息传输,它目前仍然只存在于科幻作品中。正如物理学家费曼所言:“凡是不能与实验矛盾的理论才是好理论。”如果有一天人类真的突破了光速壁垒,那将意味着整个物理学大厦的重建。但在那一天到来之前,我们不妨脚踏实地,享受量子通信带来的安全保障,而不是追逐不切实际的“超光速”幻梦。

记者 张明 报道