7月初，中国科学家披露，他们利用宇宙一种“诡异”的特性，首次实现了地面与太空之间的隐形传输。。
没有人或物体被传送，传送的只有光子（即光粒子）的属性，所依据的是一种名为量子力学的物理学理论。这项实验是一次概念验证。
但这并不应削弱这一壮举的重要性：这项量子隐形传态实验的距离最远达870英里（1,400公里），约为此前纪录的八倍。更重要的是，至少一位研究人员认为，向卫星进行隐形传态的能力，是迈向开发能够重塑现代世界的技术的一大飞跃。
J.C. Séamus Davis是康奈尔大学研究量子力学的物理学家。他表示，最新研究意义“深远”，因为它展示了完整“量子互联网”的基础——这种技术很可能会让我们现有的万维网过时。
戴维斯对 Business Insider 表示：“这样的互联网在速度方面会强大得多，在隐私信息不被访问方面也会安全得多。窃听不可能发生而不被察觉。”
来自中国各地学术机构的32名研究人员于7月4日将最新研究的草稿发布在 Arxiv 上，这是一个科学论文预印本平台。虽然科学家尚未对这项新研究进行同行评审，但它是在一项相关研究之后开展的；那项研究于6月15日发表于《科学》杂志，使用了同一颗用于量子隐形传态的卫星“墨子号”。
戴维斯无法说出量子互联网何时上线，也无法确切预知它会带来什么影响。但他相信其影响将十分巨大，尽管它的发展或许会类似于20世纪80年代互联网的兴起。
互联网诞生之初，人们最初抱有好奇心，有时也感到矛盾。然而，网络的出现引发了持续数十年的剧烈变革与创新，并重塑了现代世界。公共且完全量子化的互联网可能引发类似的变化。
“量子物理学家已经看到它正在到来：量子互联网、量子信息技术、量子计算、量子密码学，”未参与这项研究的戴维斯说。“这些技术才刚刚进入视野，再过30到50年，它们就会主导世界的运行方式。这就是为什么我觉得这篇论文如此引人注目。”
利用量子隐形传态的诡异特性
研究人员于1992年证明隐形传态至少在数学上可行，随后于1998年首次利用光子在实验室中演示了这一过程。此后，世界各地的科学家不断重复并拓展这项工作。
量子隐形传态并不像《星际迷航》里的那种传送方式——在那里，一个人会被扫描并在宇宙另一处重新组装。相反，它涉及将两个微小粒子“纠缠”在一起，再把它们分开，并使其保持足够稳定，从而继续相互关联。
纠缠会将粒子的某些状态（如自旋或偏振）联系起来，却使这些状态的信息陷入一种模糊而奇异的情形，称为“叠加态”。粒子处于纠缠状态时，其状态被认为可能是向上、向下，或两者兼有。
戴维斯说：“这是一种古怪的情形——就像一只猫能同时是活的又是死的一样古怪。”
然而，当其中一个粒子被直接测量（或受到稍强的扰动）时，它的状态就会变得确定，而另一个粒子会立即呈现相反的状态。这就像两个粒子是同一个粒子，在同一时间处于同一位置，无论它们相隔多远——它们不知怎的以快于光速的速度“传送”了各自隐藏的状态。
阿尔伯特·爱因斯坦把这种效应称为“鬼魅般的超距作用”，主要是想表明他认为这种想法荒谬。
戴维斯说：“爱因斯坦无法接受这一点。他几乎是至死都不承认这是事实，但如今这一现象已被证明有效数百万次。”
光子、原子和其他粒子如何以及为何能够彼此纠缠，并通过量子隐形传态互相传递状态，在日常生活的语境中完全说不通。在微观尺度上，宇宙似乎遵循着不同的规则，其中许多规则自相矛盾、违背常理。例如，在某些量子力学情境中，结果并不总是发生在原因之后；事实上，结果可能先于原因出现。（戴维斯说：“这可不是我编的。”）
戴维斯补充说，没人会因为不理解量子力学而受到责怪，因为“我们的进化并非为了理解”这套理论及其违反直觉的推论。
他说：“但从20世纪20年代开始得出的数学结果和预测，最终都被证明是正确的。这是人类有史以来最成功的科学理论。”
然而，历经数十年的数学研究和实验，此前从未有人实现过从地面到轨道的隐形传态——至少在这次实验之前如此。戴维斯怀疑，这将带来颠覆性变化。
为何以及如何向太空进行隐形传态
人们希望向太空进行隐形传态，是因为分离纠缠光子的常规方法存在问题：使用光纤电缆，而互联网在一定程度上依赖这种电缆。
铺设光纤电缆既昂贵又耗时。电缆越长，信号损耗越大，纠缠被破坏的可能性也越高。即便用激光在空气中传送纠缠光子，超过一定距离后也行不通；大气扰动会干扰并破坏纠缠。
作者写道：“解决这一问题的一个有前景的方法，是利用卫星平台和太空链路”，因为太空大部分区域空无一物，不太可能干扰纠缠。“这项工作建立了首个从地面到卫星的上行链路，实现可靠且超远距离的量子隐形传态，这是迈向全球规模量子互联网的重要一步。”
为实现这一目标，研究人员使用了一台名为 Ngari 的专用发射机，它位于西藏山脉。高海拔使发射机与墨子号之间的空气尽可能稀薄。墨子号于2016年发射，配备了灵敏度极高的光子探测器。这大幅提高了纠缠光子完好抵达太空的可能性。
为使光子纠缠，研究人员将紫外激光射入一种特殊晶体，由此产生成对的光子，其偏振状态相反但尚未知晓。（偏振是光的一种属性，偏光太阳镜正是利用它来增强对比度。）通过这一过程，他们创造出了称为量子比特的对象，也就是量子纠缠比特。
随后，镜子将激光束及其成对的量子纠缠光子分开。实验将一个光子留在地面，并以每秒约4,080个纠缠光子的速率将另一个光子发送到墨子号。
为确保卫星在正确的时间探测到纠缠光子，并保持发射机信号强劲，工程师采取了各种预防措施。
例如，墨子号仔细遮挡月光，通过追踪恒星确定其在轨道上的精确位置，在极低温度下运行（因为温暖物体会发出红外光），并且每晚都在完全相同的时间飞越上空。精确计时器也帮助设备同步，使它们能够预测每个离开发射机的光子何时抵达卫星。
卫星在地平线附近时，距离发射机最远870英里，直接飞越上空时则最近310英里，期间发射机都能观测到它。
在32个夜晚中，科学家测量光子对的状态时，有911对显示出隐形传态。这听起来或许不算多，尤其是与数以百万计的光子对相比，但这是一项突破。
作者写道：“很容易计算出，若通过光纤电缆采用类似的设置，要等3800亿年（宇宙寿命的20倍）才能观察到一次这样的事件。”
尚待完成的工作
真正不容易的是建成并启动公共量子互联网。
尽管已有一些小规模量子互联网建成，但它们使用的是光纤电缆（而非卫星），规模较小，而且通常需要在速度和安全性方面作出妥协，才能与传统计算机连接。
要建成全球量子互联网，中国或其他某个实体必须找到提升量子互联网信号保真度的方法。同样，我们还需要价格实惠、可靠且最终实用的商用量子计算机和量子路由器，才能充分利用量子互联网的速度和安全优势。
在安全方面，需要有人证明，大量量子比特组成的序列能够可靠地往返太空传输，从而形成“量子密钥”。这样做将使其他所有加密形式相形见绌，因为这些密钥由自然随机生成，因此不可破解。（任何试图窃听量子加密数据的行为，都会使纠缠光子对的状态坍缩，并产生暴露窃听行为的错误。）
戴维斯认为，所有这些技术融合的时刻仍要等上许多年。但他说，如果这一切实现，我们每个人都能获得数量难以估量的新益处，此外还会让我们的全球公共互联网更好。
他说：“设想我们把现在做的事情做得更好。你的笔记本电脑运行得更快。Netflix 一季剧集的下载时间从10小时缩短到10秒。你的医疗记录在世界任何医疗系统中都完整、随时可用且安全。”
他说，而且——这点至关重要——“航空公司每趟航班都能卖出数量恰当的座位”。
