講到量子通信,一般對(duì)應(yīng)的是量子秘鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài),這兩個(gè)過程都無法以超光速傳遞信息。換句話說,就信息的傳遞速度而言,量子通信和經(jīng)典通信一樣,都以光速c為上限。
量子隱形傳態(tài)需要一個(gè)經(jīng)典信道傳遞在A處進(jìn)行測(cè)量獲得的信息,所以雖然在A處的測(cè)量能瞬間改變遠(yuǎn)方B處粒子的量子態(tài),但我們要把A處某粒子的信息傳遞過來,還得等“經(jīng)典信道”傳來的信息,然后我們根據(jù)這個(gè)信息選擇合適的幺正變換,才能把B處粒子的量子態(tài)變換為和A處某粒子量子態(tài)相同的信息。因此,這樣構(gòu)造出來的通信過程將受制于經(jīng)典信道信息傳遞的速度。換句話說量子隱形傳態(tài)不可能提供超光速通訊。
量子秘鑰分發(fā)僅僅是在分發(fā)秘鑰,這個(gè)秘鑰是隨機(jī)的,雖然瞬時(shí)就可以分發(fā)過去,其本身無法承載任何信息,信息在這里還是通過經(jīng)典信道傳送的,因此量子秘鑰分發(fā)也無法提供超光速通訊的機(jī)制。
這里的重點(diǎn)是理解什么是通信,通信是把一段有效的信息從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方,比如最簡單的0或1,我發(fā)1告訴對(duì)方“拿破侖贏得了戰(zhàn)役”,發(fā)0告訴對(duì)方“拿破侖輸?shù)袅藨?zhàn)役”,這里的0和1代表著特定的含義,不能隨機(jī)選。但對(duì)秘鑰就不一樣了,秘鑰可以是個(gè)隨機(jī)的數(shù)字,0或1都可以。
我們可以用量子力學(xué)的機(jī)制生成秘鑰,并瞬間分發(fā)它們。比如我們讓AB兩個(gè)相距很遠(yuǎn)的自旋-1/2粒子糾纏起來,對(duì)A粒子的測(cè)量是自旋向上的話,假設(shè)AB構(gòu)成了自旋單態(tài),那么稍后對(duì)B粒子的測(cè)量將是自旋向下。
對(duì)A粒子測(cè)量自旋取向通訊,其結(jié)果是隨機(jī)的。量子秘鑰分發(fā)的機(jī)制相當(dāng)于是用一個(gè)隨機(jī)過程來產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù),AB雙方都瞬間知道了,然后A用這個(gè)隨機(jī)數(shù)來對(duì)需要發(fā)送的信息加密,而B用這個(gè)數(shù)來對(duì)收到的信息解密。
在這個(gè)過程里通訊,由于產(chǎn)生的是隨機(jī)數(shù),所以無法有目的地發(fā)送特定的信息,比如我就想發(fā)送1,那是不可能的,我沒法控制對(duì)A粒子自旋測(cè)量的結(jié)果。既然量子秘鑰分發(fā)機(jī)制不可能傳送信息,所以也談不上超光速通信了。