簡而言之，這項工作的新成果在于“多個自由度”，因為以前已經(jīng)實現(xiàn)了單個自由度的量子隱形傳態(tài)。
什么是量子？一個量如果存在最小的不可分割的基本單位，就像上臺階一樣，只能上一個一個的臺階而不能上半個臺階，我們就說這個量是量子化的，把這個最小單位稱為量子。我們?nèi)粘Ｋ姷暮暧^世界似乎一切都是無限可分的，微觀世界里卻有很多物理量是量子化的，例如原子中電子的能量。所以準(zhǔn)確描述微觀世界的理論必然是量子化的，這種理論就是量子力學(xué)。宏觀物質(zhì)是由微觀粒子組成的，所以對宏觀世界的準(zhǔn)確描述也必須是量子力學(xué)。中學(xué)里學(xué)的牛頓力學(xué)只是對宏觀世界的近似描述，在作為量子力學(xué)對立面的意義上被稱為經(jīng)典力學(xué)。
什么是量子隱形傳態(tài)？這是一種在1993年提出的方案，把粒子A的未知的量子態(tài)傳輸給遠(yuǎn)處的另一個粒子B，讓B粒子的狀態(tài)變成A粒子最初的狀態(tài)。注意傳的是狀態(tài)而不是粒子，A、B的空間位置都沒有變化，并不是把A粒子傳到遠(yuǎn)處。當(dāng)B獲得這個狀態(tài)時，A的狀態(tài)必然改變，任何時刻都只能有一個粒子處于目標(biāo)狀態(tài)，所以并不能復(fù)制狀態(tài)，或者說這是一種破壞性的復(fù)制。在宏觀世界復(fù)制一本書或一個電腦文件是很容易的，在量子力學(xué)中卻不能復(fù)制一個粒子的未知狀態(tài)，這是量子與經(jīng)典的一個本質(zhì)區(qū)別。很多人聽說量子力學(xué)中狀態(tài)的變化是瞬時的，無論兩個粒子相距多遠(yuǎn)，于是認(rèn)為隱形傳態(tài)的速度可以超過光速，推翻相對論。錯了。隱形傳態(tài)的方案中有一步是把一個重要的信息（可以理解為一個密鑰）從A處傳到B處，利用這個信息才能把B粒子的狀態(tài)變成目標(biāo)狀態(tài)。這個信息需要用經(jīng)典信道（例如打電話、發(fā)郵件）傳送，速度不能超過光速，所以整個隱形傳態(tài)的速度也不能超過光速。很多人把隱形傳態(tài)當(dāng)成科幻電影中的傳送術(shù)，瞬間把人傳到任意遠(yuǎn)處，然后還擔(dān)心復(fù)制人和本尊的倫理問題，其實這些理解都是錯誤的。量子隱形傳態(tài)是以不高于光速的速度、破壞性地把一個粒子的未知狀態(tài)傳輸給另一個粒子。打個比方，用顏色表示狀態(tài)，A粒子最初是紅色的，通過隱形傳態(tài)，我們可以讓遠(yuǎn)處的B粒子變成紅色，而A粒子同時變成了綠色。但是我們完全不需要知道A最初是什么顏色，無論A是什么顏色，這套方法都可以保證B變成A最初的顏色，同時A的顏色改變。
量子隱形傳態(tài)是在什么時候?qū)崿F(xiàn)的？是1997年，當(dāng)時潘建偉在奧地利維也納大學(xué)的塞林格（Zeilinger）教授組里讀博士，他們在《自然》上發(fā)表了一篇題為《實驗量子隱形傳態(tài)》（“Experimental quantum teleportation”）的文章，潘建偉是第二作者。這篇文章后來入選了《自然》雜志的“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”，跟它并列的論文包括倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛因斯坦建立相對論、沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等等。
