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人类拍到第一张量子纠缠照片

时间:2023-04-24 23:58:44

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人类拍到第一张量子纠缠照片

爱因斯坦反感这种“上帝掷骰子”一般的解释,他和波多尔斯基、罗森一起提出了量子纠缠的概念。根据量子力学理论,两个甚至多个粒子可以一起处于叠加态,这种情况下每一个粒子的状态就不是独立的了,都依赖别的粒子的状态,会出现本文开头所述的“你变我也变”的现象。

然而,同样是根据量子力学理论,这些粒子的叠加态和它们之间的距离没有关系,无论多远都是瞬间改变。但是,狭义相对论是不允许瞬时传递信息的。

爱因斯坦以为用这种方法就能证明量子力学是不完备的。他觉得,一定有一种未知的“隐变量”起到了作用,给光子们通风报信,帮助它们“作弊”。

然而,爱因斯坦这一次错了。后世的科学家们不断进行更长距离的量子纠缠实验,来证明鬼魅般的远距离作用真的存在。一些研究团队甚至利用几百万光年外的星星来做实验室,如果光子们真的有“作弊”的方法,就得穿越到几百万年前串通好。

孪生光子

这次英国格拉斯哥大学团队试图巧妙地利用鬼魅般的远距离作用,形成两路光子间鬼魅般的远距离干涉,用照相机直观地拍下它们“心灵相通”的情形。

实验装置具体是这样设计的:一个紫外光子通过了偏硼酸钡(BBO)晶体后,变成了一对相互纠缠的红光光子。它们通过分束器后分道扬镳,沿着两条光路传播。

其中,光子A穿过空间光调制器1改变相位信息,经单模光纤收集后被单光子探测器探测到,触发另一路上的照相机。光子B则通过空间光调制器2后,进入一条延长线等待被拍摄。

该实验精妙的地方,在于光子A触发照相机拍摄时,与它相纠缠的光子B会刚刚好被照相机拍到。由于处在纠缠的状态,一个光子的相位改变也会使另一个光子发生相应变化。大量光子叠加得到的指环状图案表明,光子之间确实存在一致的相位变化。

主导该研究的莫罗(Paul-Antoine Moreau)表示:“我们捕捉的图像是对自然界基本属性的一种优雅展现,且是首次以图像的方式呈现。”

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