在量子纠缠的帮助下，量子态的塌缩是瞬间发生的。这就好比，你去北京出差，打开行李箱一看，只带了一只左手的手套。那么，你立刻就能知道，落在上海家中的另一只手套肯定是右手的。一个事件影响的传播超过了光速，这不符合定域实在论。终其一生，爱因斯坦都认为量子力学是个不完备的理论。

不过，后人在实验中成功地实现了量子纠缠，“墨子号”卫星将纠缠光子对分发到西海德令哈和滇南丽江地面站，更是刷新了量子纠缠的最远距离：1200公里。

这次，潘剑伟团队在量子纠缠的基础上更进一步，玩了一个更为匪夷所思的“魔术”：大变光子。

首先，科研人员在西藏阿里的地面站制备纠缠光子对a和b，将其中一个光子b分发给“墨子号”卫星，组成一条隐形传态的信道。科研人员同时对另一个地面上的光子c和a进行一个操作，称为“贝尔态测量”。根据量子的一些基本特性，光子c和a经过测量之后，他们的量子态会改变，与a处于纠缠态的b也会发生相应变化。在得到某一个测量结果时，光子b恰好会变到光子c最初的状态。

也就是说，一个与原来的光子a状态一模一样的光子，出现在了卫星上，仿佛光子a完成了“瞬间移动”。这里面有两个值得注意的地方：首先，这并不是光子本身被转移到卫星上，原来的光子a还在地面上，而且状态已经由于测量而改变了。所以，这中间并不存在“复制”的问题。

即使有朝一日，科技的发展真的能实现人类的隐形传态，我们也大可不必担忧世界上存在“两个我”的伦理问题。

另一方面，在量子隐形传态的过程中，信息的传播并没有超过光速。如果信息的发送方想要通过卫星这个中继站，把手中光子的量子态传给另一个地面站的接收方，那么他们需要通过传统的通信渠道，比如电话、短信或者互联网，沟通贝尔态测量结果。

1993年，ibm的查尔斯·本内特和其他5位科学家一起提出了量子隐形传态的构想。值得一提的是，此次潘剑伟团队发表在《自然》上的另一个实验，量子密钥分发，也是基于本内特和合作者在1984年提出的一个构想。

1997年，潘剑伟在他的老师、奥地利因斯布鲁克大学的蔡林格团队首次实现了单光子自旋态的传输。这篇题为《实验量子隐形传态》的论文后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”，跟它并列的论文包括伦琴发现x射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现dna双螺旋结构等。

不过，考虑到光子在光纤中的损耗率，量子隐形传态的距离拓展一直十分艰难。直到2004年，蔡林格团队才利用多瑙河底的光纤信道，将量子隐形传态距离提高到600米。2008年，潘剑伟团队与水木大学合作，在京城八达岭与冀北怀来之间实现了16公里的量子态隐形传态，相当于此前世界纪录的27倍。2012年，潘剑伟团队在西海湖实现了97公里自由空间的量子态隐形传输。2015年，潘剑伟团队首次实现单光子多自由度的量子隐形传态，也就是说，传输了一个单光子的多个信息。2015年，潘剑伟团队多光子纠缠干涉成果获得了2015年度国家自然科学一等奖。

自2005年加入潘剑伟团队以来，任继刚就一直进行量子隐形传态的研究工作，并参与了上述八达岭和西海湖等实验。

在任继刚看来，在这次“墨子号”圆满完成的三大科学实验任务：量子纠缠分发、量子隐形传态、量子密钥分发中，地星之间量子隐形传态最大的挑战，在于它是唯一一个从地面往上传的实验。

“那两个实验（量子纠缠分发和量子密钥分发）是从天上往地下发，地面上是大口径的望远镜接收。这种大口径的望远镜，我们国家的技术已经比较成熟。”

从卫星上下行的光束，先经过长距离的真空，再穿过最后十几公里的近地面大气层，光斑直径大约有十几米。此时产生一些扰动，对接收效果影响并不大。而从地面“上传”，光束会首先经过大气层的干扰。

为此，团队挑选了阿里这个实验地点：海拔高，光束可以少“走”一些路，年均降水少，空气干燥，人类活动的干扰较少。不过，研究人员也不得不接受恶劣的自然条件的挑战。

在这次实验中，量子纠缠和贝尔态测量都是在阿里的地面站中进行的。下一步，团队将先进行远距离的量子纠缠分发，再进行贝尔态测量，实现地面站之间的量子隐形传态。

我们当然可以畅想，未来有一天，我们站在地面的机器里，说出《星际迷航》中的那句经典台词：“beammeup.”（传送我吧）。我们的身体被分解成无数粒子，然后这些粒子的状态被传送给卫星里的粒子。这时，一个“我”在地面上被分解了，一个“我”在卫星上重构。

不过，量子隐形传态目前处于十分初期的发展阶段，因而，我们还无需过早地操心“卫星上的那个我还是不是我”这种哲学问题。

华夏国高层的考量也是如此，在承担人类探索星际未来的责任同时，最要紧的是加快抢占科技制高点，为华夏民族实现伟大复兴而奠定坚实的物质基础。所以华夏国更看重量子通信在社会经济生活中的实际作用。

人类能造出不可破解的密码吗？量子通信给出的答案是——能。

向身处遥远两地的用户分发量子密钥，利用该密钥对信息采用一次一密的严格加密，这是目前理论上不可窃听、不可破译的通信方式。中国科学院日前传来最新消息：“墨子号”卫星上天一年，已提前完成既定科学目标，将“绝对保密”的量子通信从理论向实用化再次推进了一大步，并为我国未来继续引领世界量子通信技术发展奠定坚实基础。

“我们在量子通信研究领域保持着领跑优势，但竞争日趋激烈。”华科院院长白春天院士说，美国已经发布了新的量子科研计划，欧盟、日本也在加紧研究，在新一轮的科研比拼中，科研工作者将以时不我待的精神，艰苦奋斗、勇攀高峰。

8月10日凌晨，华夏科技大学潘剑伟、彭成志团队联合中科院魔都技物所等单位宣布，“墨子号”在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。

这是继今年6月实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验后，华夏科学家利用“墨子号”实现的又两项重大突破。

什么是量子密钥？这得从量子特性和传统信息加密技术的“瓶颈”说起。作为最小的、不可再分割的能量单位，量子具有不可克个隆、“测不准”等特性。用量子做成“密钥”来传递信息，窃听必然会被发现，且加密内容不可破译。

传统的信息加密技术，依靠的是计算的“复杂性”，但随着数学和计算能力的飞速提升，再复杂的加密算法也“很快”会被破解。基于“量子密钥”的量子通信，则是一种“原理上无条件安全”的通信方式，也为破解信息加密“瓶颈”提供了解决方案。