电影星际迷航中的瞬间移动桥段或许将成为可能。上海纽约大学教授蒂姆·伯恩斯（Tim Byrnes）与合作者研发出一种可以瞬间移动物体的新方法，与之前相比，被移动的物体大到足以肉眼可见。
瞬间移动是将物体从一地移动到另一地的方法，这里所说的物体更确切地说，是量子状态的物体。在这一传送过程中，任何有关物体本身的相关信息不会被传递。
世界上第一次瞬间移动实验发生于1997年，彼时的那场移动运用的是光子，也就是光的组成粒子。此后，原子间的瞬间移动也相继在实验室阶段实现。
然而，要瞬间移动比原子或光子更大的物体，一直被证明十分困难。要瞬间移动任何像人这样大的物体——如同我们在科幻电影比如星际迷航中看到的那样——在现实中的很长一段时间里依然被认为不可能，因为很难发明可以胜任此类任务的方法。个中原因是量子力学主宰的是微观世界，这也导致了很难在比微小物质更大的物质上观察到量子力学现象。瞬间移动主要有赖于一种名为“量子纠缠”的量子力学现象，它又被爱因斯坦赋予更有名的一个说法，即“鬼魅般的超距作用”，意思是相隔数光年之远的粒子仍可表现得瞬息相联，这种神奇的关联现象可以让两个粒子互相纠缠，即使两个粒子相距甚远，如果你改变了其中一个的量子态，就也影响改变了另一个的量子态。但对于更大的物体而言，纠缠现象几乎在其被创造那一刻就立即消失了，这就让它根本无法胜任量子遥传这类任务。
俄罗斯科研人员阿历克斯·波罗科夫与澳大利亚科研人员、上海纽约大学教授蒂姆·伯恩斯主持的研究发现了可以克服这种情况的新方法。他们发现了一种可令宏观物质耐受“纠缠”的新状态。运用这一纠缠新状态，实验发现瞬间移动成千上万的原子，或更大的物体成为可能。
他们的新方法运用到了一种名为“玻色-爱因斯坦凝聚”的物质状态（它首次在1995年实现，数年后它的发现者们因此而分享了诺贝尔奖）。要实现“玻色-爱因斯坦凝聚”状态，原子需要被冷却到仅比绝对零度高好几万分之一的低温状态，由此形成单一量子态。
这是否意味着我们在不久的将来可以瞬间移动库克船长？尽管这一发现朝着正确的方向迈进了一步，但还有许多难题有待攻克。这个新方法所适用的物体比以往任何可传送的物体都要来的大，但还没有大到可以传送复杂的大型物体，比如一个人。
此次工作对以往团队提出的各类模式都有所改善。这次得出的新理念有望用于开发出利用宏观物质而非单原子或光子的量子传送器，为实现量子计算机提供一条新路径。
图1：瞬间移动宏观物质方案。 每个“玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)量子位”是由一群1000个甚至更多的原子组成。爱丽丝(Alice，发送方) 具有特定的量子态，以
角度标记，它将传送给鲍勃 (Bob，接收方). 纠缠现象将首先沿着绿线产生，而后 BEC量子位1和量子位2都能测量到相应变化。这个过程后，鲍勃将拥有最初由爱丽丝持有的状态。
图2：可视化纠缠新状态。组图显示了在一个纠缠发生的时段内的缠结数量。
相关论文详见： "Full Bloch sphere teleportation of spinor Bose-Einstein condensates and spin ensembles", Phys. Rev. A 90 062336 (2014).
作者：阿历克斯·波罗科夫（俄罗斯科学院基础化学物理研究所）、蒂姆·伯恩斯（上海纽约大学）
欲知更多细节，请联系助理教授蒂姆·伯恩斯