那个诱人的漏洞
经历了前面这一切,一个激动人心的念头几乎要蹦出来。既然测量我的粒子能瞬时影响你远方的粒子,为什么不用它做一部超光速电话呢?我在火星,你在地球;我测量我那半个纠缠对,你测量你那半个,于是我的选择就以某种方式瞬时荡漾进你的结果里。这将推翻宇宙的速度极限,永远改写通信。这正是鬼魅般的超距作用看似在邀请你去尝试的那类方案。可它行不通——一丁点都行不通。弄懂为什么,是这条学习路线最完美的收官。
为什么消息永远不会到达
症结就在这里。当你测量你的粒子时,你的结果是随机的——正面或反面、向上或向下,你没法选择是哪一个。你无法把自己的结果“拨”成一段消息。而在我遥远的这一端,我的粒子给我的结果也是随机的。无论你在那边做什么,我看到的那串结果都像纯粹的抛硬币噪声,在统计上完全一样——无论你是测了你的粒子、没去理它、还是根本就没有这个粒子。我的数据里没有任何东西会因你的选择而改变。关联是真实的,但它藏在我俩谁都控制不了的随机性里面。
关联只有在我们把两份记录并排摆在一起、逐行对照时才会显现——而那次对照是普通信息:一封邮件、一通电话、一名信使,全都只能以光速或更慢的速度爬行。在那条经典消息到达之前,我俩各自手里都只是一份私有的随机抛硬币清单,丝毫看不出对方的任何痕迹。那种鬼魅般的联系是真实存在的,可它被锁在一扇门后,而能打开这扇门的钥匙只能比光更慢。
一个值得记住的图景
想象有一家工厂,印出两副顺序随机但完全相同的牌,给我俩各邮寄一副。每当我翻开自己最上面那张牌,我立刻就知道你的那张——完美关联,无需等待。但我无法用我这副牌给你传递任何东西:我只能看到自己的牌,永远无法选择它们;而在你打电话来对照之前,你那副牌看起来完全随机。纠缠就像这样,却带着一个任何预印牌组都做不到的转折:正如贝尔实验所证明的,那些关联强到任何预印牌组都无法复现。强于经典,却依然无法用来传消息。
值得把“什么是瞬时的、什么不是”说清楚。两个结果之间的关联是没有延迟就建立起来的——这部分确实是非定域的。但可用的信息从不会超过光速,因为要提取这份关联,总是需要把两份记录合在一起,而其中一份记录只能以寻常速度抵达另一份所在之处。大自然仿佛在“穿针引线”:它允许 EPR 所惧怕的那种非定域联系存在,却禁止这种联系天真地暗示出的那种超光速电报。
纠缠究竟有什么用
如果它不能发送消息,纠缠是不是就只是个奇谈?远非如此。恰恰因为纠缠的结果既是共享的、又真正随机,它们才成为生成“无窃听者可复制的密钥”的理想材料——这是量子密码学的根基。把许多纠缠粒子组合在一起,是量子计算机背后的引擎,它利用这些关联去攻克普通机器视为绝望的难题。而量子隐形传态利用纠缠把一个量子态从一处转移到另一处——不过,忠于不可发信原理,它总是需要同时发送一条普通消息,所以它也从不超过光速。
于是这条路线落在了这里。纠缠是大自然最深刻、最离奇的特性之一——真实、被反复证实、强于任何经典世界所允许的程度。它把遥远的粒子连成一种共享的单一命运,恰如爱因斯坦所担忧的那样。然而它又极其自律:它从不允许你以超过光速的方式推送一条消息。这个宇宙远比常识所预期的更怪诞,又远比那份怪诞起初所暗示的更有秩序。这种张力——鬼魅,却又守法——正是纠缠留给我们的长久教益。