文／郭詠澧　

卡通《七龍珠》裡有好幾個場景是孫悟空把手指往頭上一放，悟空立即移動到遙遠宇宙的另一端；電影《星際迷航》裡有呈現光波瞬間傳送系統的鏡頭，這些瞬間移動的畫面，就是物理學中「量子瞬間移動」的概念。今日在科學上已經實現了瞬間移動的技術，被稱作量子隱形傳態，這是一種量子技術，利用量子力學的「量子糾纏」特性，借助衛星網路或光纖網路來傳輸量子型態的電子訊息，因此量子瞬間移動是有科學依據且已經被實驗成功，但是量子瞬間移動的速度不能超過光速。

科學依據 實驗成功



什麼是量子糾纏呢？量子糾纏是量子力學的基本現象之一，是指在相對遙遠距離的物體之間存在著某種關聯。把這對具有不受距離限制相關聯的量子狀態稱為量子糾纏。

1935年，愛因斯坦、羅森與波多爾斯基共同寫了一篇論文，提出量子力學允許相距遙遠的物體之間存在著某種關聯，稱之為「糾纏」，這種關聯是瞬間的，不受距離限制，愛因斯坦稱此現象為「幽靈般的超距作用」，認為它違背了經典物理中局域性的假設。但是另一位科學家貝爾做了實驗，證明出量子並不存在隱藏的變量，量子世界本質就是非局域性，實驗中這對粒子並非獨立個體，而是共用同一波函數的命運共同體。

共享命運

距離無礙



量子世界的「糾纏態」最初顛覆了人們的認知，兩個粒子無論相距多遠都能瞬間共享命運，當一個量子系統的狀態發生變化時，無論它們之間的距離有多遠，與之處於糾纏狀態的另一個量子系統狀態也會立即發生變化，測量其中一個狀態必然能同時獲得另一個粒子的狀態；科學家利用這種跨越空間的糾纏狀態來進行訊息的傳遞，量子糾纏成為量子技術的基礎與核心資源之一，已是量子技術發展的關鍵。

今日科學家對量子糾纏技術的研發，正推動著量子技術廣泛的應用，特別是在量子通信與量子計算與計量的領域裡，現在分別介紹如下：

量子通信的應用：是利用量子糾纏來實現安全的量子密鑰分發（QAD）與量子隱形傳態。由於量子糾纏的超時空特性，信息傳輸不受時間與空間的限制，可以實現同步傳輸且沒有延遲，這使得量子通信具有極高的安全性。任何竊聽行為都會被檢測到。若在城市間舖設量子城域網路設施，市民使用手機，即可實現量子加密通話技術，那麼聊天紀錄將擁有絕對隱私性。人們使用的銀行卡與行動支付，將無盜刷的疑慮，因為有了高端量子技術的加持，駭客要攻克破解此種量子技術相當困難。

量子計算與計量：量子糾纏是量子計算與計量的基礎之一，量子糾纏加速計算任務的處理速度，能夠同時處理多個計算途徑，量子計算機利用量子比特（qubit）的疊加與糾纏態的特性，進行了並行計算，能夠同時處理大量數據，大大地提高了計算效率。量子糾纏更可以提高測量的精準度與靈敏度。例如，利用多模糾纏態可以實現更高精準度的量子計量，量子模擬與量子成像。因為量子計算模擬科學實驗的精準度高而且成本低，若運用在醫學方面，對藥物之間的相互作用即可事先作出預測，最關鍵的是藥物研發的週期將會大幅縮短，促使一些病症的特效藥會加速提前完成，開發新藥速度與效率將顯著提升，價格也會因此下降，那麼癌症患者，罕見疾病患者可以接受更積極治療，將更快速痊癒。

這種超越時空的默契––量子糾纏，正孕育了量子計算與絕對安全的加密技術，量子技術的開發與應用將會更加改善我們未來的生活。