量子信息时代

32THE AGE OF（QUANTUM）INFORMATION?量子信息时代？

安东·蔡林格（Anton Zeilinger）

维也纳大学物理学家，奥地利科学院量子光学与量子信息研究所主任，著有《光子之舞：从爱因斯坦到量子隐形传送》（Dance of the Photons：From Einstein to Quantum Teleportation）。

是的，如同其他许多人一样，我学习过：

1.写短邮件，因为人们不想阅读超过10行以上的内容；

2.写针对某个特定问题的邮件，因为第二个和第三个问题常常被忽视；

3.检查我的邮件，通过iPhone或黑莓手机，每5分钟一次，因为重要信息可能在任何时刻到达；

4.预计在未来的几十年内，我们的大脑功能将退化到只剩下决策能力。

除此之外还有更多。

好吧，认真地说，信息的概念或我们所认定的信息的概念在社会中正变得越来越重要，这一点让人印象深刻。什么是信息？从实用主义的操作角度来看，有人可能会认为信息是多种命题中的真实价值。例如，现在正在下雨吗？是/否；是不是因为飞机比空气轻，所以它可以飞？是/否；她爱我吗？是/否。

显然，有些问题很容易回答，其他则很难甚至不可能以可靠的方式找到答案，比如上文最后一个问题。对于前两个问题，我们可以通过设计科学实验的过程找到答案（甚至包括非典型的案例），但是这样的算法对于最后一个问题似乎毫无作用——即使学生物的朋友试图说服我们这只是大脑和身体的决策过程而已。还有其他问题，系统而科学的决策程序永远无法解决，比如“上帝存在吗”或是“在双缝干涉实验中，一个量子粒子究竟通过了双缝中的哪一个”。

尽管最后的两个问题都无法回答，它们之间却有着本质的不同。“上帝是否存在”这个问题不仅超越了任何可靠科学可论证的范围，同时这个问题也必须是无解的。其他任何可能答案的出现将导致教的消亡。如果上帝只是可能存在，那么我们的信仰将完全成为空壳，任何宗教行为都将成为完全的投机主义。那么，关于量子的问题呢？在双缝实验的两条轨迹中，粒子究竟走的是哪一条呢？

从量子物理学中我们了解到，想要回答这类问题，我们需要做一个实验以确定粒子究竟是从缝A还是缝B通过。但是要做这个实验，我们也知道需要大幅度地修改双缝试验本身。要回答这个问题，就意味着我们要引入特定的装置。而引入特定的装置，必然意味着量子干涉现象的消失，因为装置无法避免地会干扰到现象的产生。或者，以著名的“薛定谔的猫”为例，如果我们询问这只猫是生是死，立即就会破坏生死状态的量子叠加。

因此，我们拥有了一个全新的情境，在科学中从未遭遇过的情境——或许在哲学中也未遭遇过：创造一种情境，其中问题的回答直接导致情境的变化。一个实验性的量子设置或者任何量子情境，只能表现出有限数量的信息——在这里，或者是关于干涉现象或者是关于轨迹的信息。实验人员通过选择恰当的装置来决定在具体的情境中，哪些信息是实际上确实存在、真实和显而易见的。所以，信息具有了一种新的基础特性——这在经典力学、非量子科学中从未出现过。

这与互联网有什么关系呢？今天，我们正忙于发展远距离量子传播。使用量子通信连接，我们可以将未来的量子电脑连接起来，相对于现在的电脑，量子电脑将达到一个全新的复杂程度。据我所知，这将是人类第一次开发这种在现存宇宙中没有参照物的技术（不妨假设，大脑的功能最终可以被非量子过程解释）。

这对我们的沟通有什么意义呢？现在还无法回答这个问题。因为与对激光或微型集成电路应用的预测，这两个最近的例子相比，会产生更为含糊的预期。我们将会进入一个全新的世界，信息将变得更具基础性。当下许多人因互联网所产生的愤怒之情，最后将演变为人类发展史中的一个小片段。但也许我对此太过乐观。