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量子糾纏從“幽靈”到自然法則的漫長旅程

2023/9/24 11:45:06 來源:中科院物理所 作者:Adam Levy 責(zé)編:夢澤

從愛因斯坦最初的置疑和貝爾的實(shí)驗(yàn)到 2022 年諾貝爾獎(jiǎng),量子糾纏已經(jīng)發(fā)展成為了物理大廈的支柱。那么什么是量子糾纏,為何科學(xué)家需要花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間來確立量子糾纏的存在。《Knowable》雜志播客主持人亞當(dāng)?李維與嘉賓物理學(xué)家尼古拉斯?吉辛為我們解答其中的奧秘。

亞當(dāng)?李維:關(guān)于現(xiàn)實(shí)的本質(zhì),量子物理告訴了我們什么?兩個(gè)距離很遠(yuǎn)的粒子能夠互相影響嗎?宇宙真的是“幽靈般的”嗎?我是亞當(dāng)?李維,這里是雜志《Knowable》。

在這一季的節(jié)目中,我們將會討論科學(xué)思想是怎樣、以及何時(shí)發(fā)展起來的。每一集節(jié)目,我們都會探討一個(gè)曾經(jīng)改變了我們思維方式的主題。在本集中,我們聚焦的是一個(gè)已經(jīng)在物理學(xué)中實(shí)際存在了大約 80 年之久的主題,實(shí)際上是一個(gè)短語,“幽靈般的超距作用”

愛因斯坦在表述他深感荒謬的新興的量子物理思想時(shí),采用了這一令人印象深刻的措辭。在這一集中,我們將會探討是什么讓愛因斯坦感到過于“幽靈”以至于無法接受,以及北愛爾蘭物理學(xué)家約翰?斯圖爾特?貝爾所提出的一種能夠最終用于測試宇宙并驗(yàn)證愛因斯坦的懷疑是否具有依據(jù)的方法。

不過,在此之前,我們需要來討論一下 20 世紀(jì)早期物理學(xué)領(lǐng)域所發(fā)生的變革。在當(dāng)時(shí),人們越來越清晰地意識到,宇宙并不按照物理學(xué)家之前所描述的那樣運(yùn)行。

什么是波粒二象性?

經(jīng)典物理學(xué)用確定性的規(guī)律描述世界。這些定律支配著波和粒子,比如光和電子的運(yùn)行方式。但這些定律并不能解釋當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的大量的新奇現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此,宇宙的經(jīng)典觀點(diǎn)逐漸被量子力學(xué)的觀點(diǎn)所替換,后者用于描述微觀結(jié)構(gòu)的奇異特性。

尼古拉斯?吉辛:起初,這就是人們所說的波粒二象性。

亞當(dāng)?李維:這位是日內(nèi)瓦大學(xué)的尼古拉斯?吉辛教授。他畢生致力于應(yīng)用物理和量子物理的研究,并花費(fèi)了數(shù)十年的時(shí)間探尋量子物理在通信中的應(yīng)用。

那么,波粒二象性又是什么?

尼古拉斯?吉辛:假設(shè)你有一個(gè)粒子,它可以是電子,也可以是原子。所有的這些粒子有時(shí)會表現(xiàn)地像一個(gè)粒子,比如說像一個(gè)臺球;但也有些時(shí)候它們會表現(xiàn)地像一束波。我們可以說,粒子的波粒二象性真正拉開了所有量子科學(xué)的序幕。直到上世紀(jì)六十年代,甚至更晚,波粒二象性仍然都是科學(xué)問題的主要關(guān)注點(diǎn)。

亞當(dāng)?李維:宇宙的構(gòu)成要素既不是波,也不是粒子,但卻能夠以某種方式兼具兩者的特性。這一概念徹底地顛覆了物理學(xué)。即便這可能曾經(jīng)是主要的關(guān)注點(diǎn),但是量子物理的奇異性質(zhì)所帶來的問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

量子物理預(yù)言,粒子之間可以相互發(fā)生糾纏。這意味著多個(gè)粒子可以匯聚并形成根本上的連接。即使這些粒子后來被分隔很遠(yuǎn),我們也不再能夠去獨(dú)立地描述它們的性質(zhì)。對于某一粒子的觀測會顯著影響到另一個(gè)粒子的觀測結(jié)果。

尼古拉斯?吉辛:量子糾纏是指:現(xiàn)在,如果我對第一個(gè)粒子進(jìn)行測量或者采取某種其他操作,第二個(gè)粒子便會以某種方式受到影響,或者說,第二個(gè)粒子發(fā)生了“顫動(dòng)”。

亞當(dāng)?李維:這種觀點(diǎn)向愛因斯坦宇宙觀念的核心提出了挑戰(zhàn),即所有的信息在宇宙中的傳遞都不能超過光速,因此,沒有任何物體能夠?qū)ζ渌c之分離的物體產(chǎn)生瞬時(shí)的影響。然而,量子物理卻認(rèn)為,測量一個(gè)處于糾纏狀態(tài)的粒子能夠?qū)ζ渌糠之a(chǎn)生即時(shí)的影響,或者說顫動(dòng)。

尼古拉斯?吉辛:是的,所以和當(dāng)時(shí)的許多人一樣,愛因斯坦意識到,如果你在一側(cè)進(jìn)行測量,另一側(cè)也將會受到某種影響。我們可以舉這樣一個(gè)例子:其中的一個(gè)粒子可能就在日內(nèi)瓦,也就是現(xiàn)在我坐著的地方,而另一個(gè)粒子也許會在相隔遙遠(yuǎn)的美國。即便這樣,這些粒子的糾纏特性也會讓你無法分別地描述它們。愛因斯坦就是不能相信這一點(diǎn),所以他認(rèn)為量子糾纏是不可能存在的。

亞當(dāng)?李維:事實(shí)上,在 1947 年,愛因斯坦曾經(jīng)給馬克思?波恩寫過一封信。信中,他把我們現(xiàn)在所討論的這種非定域性戲稱為“幽靈般的超距作用”。這一說法一直沿用至今。不過在當(dāng)時(shí),愛因斯坦究竟是在單打獨(dú)斗地反對這些觀點(diǎn),還是說其實(shí)在物理學(xué)家之間曾經(jīng)有過積極的討論呢?

尼古拉斯?吉辛:沒錯(cuò)。所以我認(rèn)為愛因斯坦曾經(jīng)發(fā)明了很多準(zhǔn)確且具有創(chuàng)造性的說法,比如說“上帝不擲骰子”,還有“幽靈般的超距作用”“幽靈般的超距作用”確實(shí)反映了觸碰位于日內(nèi)瓦的粒子,會使得處在美國的粒子發(fā)生顫動(dòng)的觀點(diǎn)。的確存在著這樣一種超距作用。愛因斯坦講到:“這太詭異了,它不可能是真的。這只能是幽靈般的作用?!?/p>

令我感到驚訝的是,在當(dāng)時(shí),物理學(xué)家并沒有給予這一問題更多的關(guān)注。當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)的物理學(xué)家對這些問題和議題毫不關(guān)心。并且在當(dāng)時(shí)也沒有辦法將這一理論轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)。甚至有人認(rèn)為,這是一個(gè)沒有物理結(jié)果的純粹的哲學(xué)上的問題。我們馬上就會發(fā)現(xiàn)他們徹底地錯(cuò)了,盡管這些觀點(diǎn)才是當(dāng)時(shí)的主流。

貝爾測試

亞當(dāng)?李維:在愛因斯坦去世后不久,約翰?斯圖爾特?貝爾在 1964 年提出了一種可能解決問題的檢驗(yàn)方法。如今,我們稱它為貝爾測試。這一測試的核心是什么?

尼古拉斯?吉辛:假設(shè)現(xiàn)在你有兩個(gè)粒子,它們被最大限度地糾纏,處于高度糾纏的狀態(tài)。為了方便解釋,你可以把它們都想象成硬幣。這樣你就會得到兩種可能的測量結(jié)果。當(dāng)你去拋這些硬幣時(shí),你可能會得到正面向上或者反面向上?,F(xiàn)在,如果你在兩邊用相同的方式去拋這些硬幣,你總會得到均為正面向上或者均為反面向上的結(jié)果。

亞當(dāng)?李維:這就是量子物理所預(yù)言的幽靈。愛因斯坦無法相信這一點(diǎn)。兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子即使被分開,也永遠(yuǎn)只會顯示相同的測量結(jié)果,因?yàn)槟闼鶞y量的是它們整體的性質(zhì)。這就好比說,有人向你保證,當(dāng)你在拋擲兩枚分立的硬幣時(shí),一定可以得到相同的結(jié)果。似乎兩個(gè)粒子都瞬間地同意了展示正面向上的測量結(jié)果。

不過,還可能有一種不那么幽靈般的解釋。比如說粒子可能在被分開之前就達(dá)成了一個(gè)秘密計(jì)劃,決定好了在被拋出后要顯示哪一面朝上。這樣就不會再有量子糾纏的存在,只不過是粒子在將它們的計(jì)劃付諸實(shí)踐罷了。

自約翰?斯圖爾特?貝爾首次提出了驗(yàn)證量子糾纏的幽靈性的方法以來,半個(gè)世紀(jì)內(nèi),已經(jīng)有少數(shù)的實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏的存在。這里展示了一張理論物理學(xué)家貝爾在歐洲核子研究中心時(shí)的照片(1982)。

尼古拉斯?吉辛:并且,約翰?貝爾提出了一種天才般的想法,那就是稍微改變了一下拋硬幣的方式?,F(xiàn)在讓我們假設(shè)其中一枚硬幣仍然用常規(guī)的方式拋出,而另一枚硬幣以稍微不同的方式拋出。

亞當(dāng)?李維:也就是說,我們可以采取略有不同的方式去測量這兩個(gè)粒子。這樣的話,它們還會互相約定一個(gè)測量結(jié)果嗎,比如說都顯示正面朝上?

約翰?斯圖爾特?貝爾是一位粒子物理方面的理論物理學(xué)家。他抽出了一些時(shí)間用于研究量子理論,并意識到這種稍有不同的拋硬幣的方式能夠最終解決這一問題。粒子之間是否真正地發(fā)生了糾纏,或者說愛因斯坦否認(rèn)量子“幽靈性”的觀念是否正確。如果愛因斯坦是對的,并不存在量子糾纏,只不過是粒子之間提前達(dá)成了一項(xiàng)秘密計(jì)劃,那么在物理學(xué)家就能夠在不斷重復(fù)拋硬幣實(shí)驗(yàn)的過程中,找到兩個(gè)粒子具有相同測量結(jié)果的頻率的上限。

尼古拉斯?吉辛:不過,在量子力學(xué)中,你可以違反這一上限,這就是我們所說的貝爾不等式。

亞當(dāng)?李維:所以如果量子物理是正確的,粒子確實(shí)被糾纏在了一起,并且 “幽靈般的超距作用” 確實(shí)存在,那么在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中,兩個(gè)粒子更有可能展現(xiàn)出均為正面向上或者均為反面向上。

這是因?yàn)檫@些粒子確實(shí)被連接在了一起,它們能夠對彼此拋硬幣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生瞬時(shí)的影響。換句話講,貝爾實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘f明究竟哪一種觀點(diǎn)是正確的:是量子預(yù)言的糾纏狀態(tài),還是愛因斯坦和他對這種怪誕行為的懷疑。

尼古拉斯?吉辛:這確實(shí)就是貝爾所提出的方法。它把整場討論變成了一項(xiàng)潛在的實(shí)驗(yàn)。

量子糾纏的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

亞當(dāng)?李維:不過,貝爾本人并沒有去完成他所提出的測試。究竟是在什么時(shí)間才有人真正地進(jìn)行了一場能夠明顯說明粒子確實(shí)是以這種幽靈般的方式相互糾纏的實(shí)驗(yàn)的呢?

尼古拉斯?吉辛:是的。所以約翰?貝爾是一位理論學(xué)家,他并不知道怎樣去完成實(shí)驗(yàn)。我們只能再等 10 年,直到 1970 年代,約翰?克勞澤首次得到了當(dāng)測量方式略有不同時(shí),兩個(gè)粒子在很大的概率下具有完全相同的測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

亞當(dāng)?李維:約翰?克勞澤是通過操作鈣原子,來獲得兩個(gè)明顯處于糾纏狀態(tài)的光子,從而完成貝爾測試的。這些光子,類似于拋硬幣般,被使用稍有不同的方式測量,在這里意味著去測量光的偏振方向,即光波的擺動(dòng)方向?;谶@樣的實(shí)驗(yàn),克勞澤能夠觀察到兩個(gè)光子產(chǎn)生相同測量結(jié)果的頻率。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確實(shí)與貝爾不等式相悖,這就表明這些光子的確處于糾纏狀態(tài)。愛因斯坦的假設(shè)似乎是錯(cuò)誤的。

尼古拉斯?吉辛:這絕對是一個(gè)了不起的結(jié)果。不過約翰?克勞澤還面臨著不止一處麻煩。

首先,在美國海岸的對岸,還有其他人在約翰?克勞澤之后也進(jìn)行了這一實(shí)驗(yàn),不過他得到了另一個(gè)不同的結(jié)果。很明顯,這兩個(gè)結(jié)果之中有一個(gè)是錯(cuò)誤的,但是你怎么會知道哪一個(gè)才是錯(cuò)誤的?

另外,在 1970 年代,沒有人會把它當(dāng)做一個(gè)嚴(yán)肅的物理問題。正因如此,沒有任何大學(xué)愿意將約翰?克勞澤提拔為教授。他的職業(yè)生涯被嚴(yán)重地阻礙了,就因?yàn)樗鞘讉€(gè)完成貝爾測試的人。

后來又有另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),但這已經(jīng)是 1980 年代的事情了。所以你會發(fā)現(xiàn),每次重大的實(shí)驗(yàn)都要再經(jīng)過 10 年左右的時(shí)間。

這一次實(shí)驗(yàn)由阿蘭?阿斯佩他的同事法國巴黎完成。他們的實(shí)驗(yàn)做得更好,質(zhì)量也更高,盡管耗時(shí)也更長。在一定程度上他們解決了這一問題,并證明了量子力學(xué)的觀點(diǎn)。自此,量子糾纏不再停留于理論,而是被確立為自然界的一種真實(shí)特征。

亞當(dāng)?李維:這些實(shí)驗(yàn)最終證明了量子力學(xué)的觀點(diǎn),并否認(rèn)了愛因斯坦的懷疑,表明“幽靈般的超距作用”是一種自然存在的現(xiàn)象。但我想事情并沒有就此結(jié)束。在當(dāng)時(shí),還有一些沒有解釋清楚的地方需要解決,也就是我們所說的漏洞。

相比于說對彼此的測量結(jié)果產(chǎn)生瞬時(shí)影響,粒子也許還會有一些隱藏的手段,允許它們提前制定計(jì)劃來欺騙測試。物理學(xué)家把這種可能存在的粒子欺騙行為稱為局域變量。您能說明一下為了消除這些漏洞,以確定量子糾纏是自然界的真實(shí)特征而做的努力嗎?

尼古拉斯?吉辛:在阿蘭?阿斯佩的實(shí)驗(yàn)中,最主要的漏洞源自于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光子對的過程。

當(dāng)然,你不會把它們送到日內(nèi)瓦和美國,但是你會把它們發(fā)射到大的實(shí)驗(yàn)室的兩端,令它們保持 10 米左右的間距。隨后,你需要對它們進(jìn)行測量。

然而在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)你在進(jìn)行這些測量時(shí),很有可能得不到任何結(jié)果,僅僅因?yàn)楣庾釉谕局衼G失,或者探測的結(jié)果受限于探測器自身的效率。一個(gè)光子很容易丟失或者檢測不到。所以你確實(shí)可以認(rèn)為,是這些假定的局域變量決定了光子在什么時(shí)間才能夠被檢測到。你也許可以解釋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,但其實(shí)一切都是由局域變量引導(dǎo)并驅(qū)使的。

因此,這一點(diǎn)仍然需要進(jìn)一步的測試。在阿蘭?阿斯佩之后將近 30 年,在 2015 年進(jìn)行了額外的測試。我們用了很長的時(shí)間才得到了性能足夠好的單光子探測器。

亞當(dāng)?李維:這次測試有效地使用了光子和電子的組合來繞過檢測的問題,允許測量相距超過 1 公里的糾纏粒子對。從那時(shí)起,大量其他形式的貝爾測試不斷出現(xiàn)以修補(bǔ)量子糾纏的其他漏洞。而這些測試采用了從衛(wèi)星到電腦游戲等幾乎一切手段,不斷地推動(dòng)著這一領(lǐng)域的極限。

但是如果說物理學(xué)家進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)的初衷,僅僅是因?yàn)榱W涌赡芤阅撤N方式密謀欺騙實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從而讓我們誤以為它們的行動(dòng)如同幽靈一般,這樣的想法是不是會顯得太偏執(zhí)?

尼古拉斯?吉辛:物理學(xué)家確實(shí)很偏執(zhí)。然而,貝爾不等式的不成立意味著量子理論的這一特點(diǎn)不僅僅是某一理論的特征,更是自然界的一種特征。所以它改變了物理學(xué)所展示給我們的世界觀。這一巨大的變化是一場概念上的革命,因此,能夠決定光子何時(shí)才能被探測到的局域變量,即便只是假定的,也值得我們的關(guān)注。

所以,我認(rèn)為深入到底的研究確實(shí)是有意義的。要記住,物理學(xué)其實(shí)只是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),僅僅思考理論是不夠的,你也必須要做一些實(shí)驗(yàn)。因此我認(rèn)為這樣的工作是很有意義的。但我也同意說,幾乎沒有一個(gè)人,也幾乎沒有一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)家相信自己可以證偽量子力學(xué)。盡管這樣的工作也是有意義的。

量子糾纏對我們的生活意味著什么?

亞當(dāng)?李維:不過,難道這一切都只停留在理論上嗎?或者說,對于量子世界的理解以及完成這些實(shí)驗(yàn)的方法能否為我們逐漸平淡的生活帶來一些實(shí)際的應(yīng)用?

事實(shí)上,早在愛因斯坦的時(shí)代,這還是一種純粹的哲學(xué)上的問題。約翰?貝爾將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可行的實(shí)驗(yàn),并由約翰?克勞澤首次完成。阿蘭?阿斯佩率先完成了具有結(jié)論性的實(shí)驗(yàn)。到了 1990 年代,人們突然意識到,這一類抽象的思考的確具有實(shí)際上的影響。因?yàn)槭聦?shí)上,如果你永遠(yuǎn),或者幾乎永遠(yuǎn)都可以從兩個(gè)粒子那里得到相同且隨機(jī)的結(jié)果,你便會得到在一定距離上的隨機(jī)性。而這種非定域的隨機(jī)性非常接近于一種加密密鑰。

你可以把加密密鑰看作是一種密碼。什么是密碼?密碼必須在兩端都保持相同,比如說你和亞馬遜或者你的銀行,或者其他別的什么機(jī)構(gòu),又或者是你想進(jìn)行保密交流的任何人。要注意,密碼必須是隨機(jī)的。

通過量子糾纏,我們就已經(jīng)得到了具有這樣特征的密碼。另外,基于量子糾纏的理論,我們還能夠知道,如果兩個(gè)粒子處于高度糾纏的狀態(tài),它們便不能與其他任何物體發(fā)生糾纏。它們不可能與第三個(gè)粒子發(fā)生糾纏。

因此,這便確保了保密性。所以,如果你和銀行處于糾纏狀態(tài),你就可以在兩邊得到相同的隨機(jī)密碼。并且,你可以確定絕對不會再有人擁有你的密碼的副本,而這正是你想要的。所以說在精神上,密碼學(xué)和貝爾不等式的不成立十分接近。

但這是一場徹底的革命,人們突然意識到這些奇異的量子關(guān)聯(lián)、貝爾不等式、以及局域變量的可能存在或缺失其實(shí)都是加密密鑰。所以,它們在我們所處的信息化社會中非常有用。

亞當(dāng)?李維:2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了實(shí)現(xiàn)貝爾測試的工作。這樣的榮譽(yù)頒發(fā)給這項(xiàng)工作具有怎樣的意義?

尼古拉斯?吉辛:我想,2022 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)不僅僅是對于三位得獎(jiǎng)?wù)撸?strong>約翰?克勞澤、阿蘭?阿斯佩安東?蔡林格)的認(rèn)可,更是對于整個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)可。這一領(lǐng)域已經(jīng)被忽視了數(shù)十年,現(xiàn)在終于得到了最高水平的認(rèn)可。我得說,諾貝爾委員會犯了一個(gè)巨大的錯(cuò)誤,他們沒有把諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給約翰?貝爾。他本應(yīng)該得到這一獎(jiǎng)項(xiàng),但是他去世得太早,或者說諾貝爾委員會行動(dòng)地太遲了,或者因?yàn)槠渌麆e的原因。

所以,我個(gè)人對這一獎(jiǎng)項(xiàng)十分滿意。當(dāng)然它頒發(fā)給了三位個(gè)人,但是在他們?nèi)酥希@一獎(jiǎng)項(xiàng)確實(shí)承認(rèn)了一個(gè)曾經(jīng)飽受爭議的領(lǐng)域。最好的例子就是約翰?克勞澤。他首次較好地完成了貝爾測試,但是卻從來沒能在任何一所大學(xué)中謀得一官半職。許多這樣的工作都被忽視了,直到他在 50 年后獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。所以這真的很了不起。我不知道這樣的事情是否經(jīng)常發(fā)生:一個(gè)領(lǐng)域被忽視了如此之長的時(shí)間,大概有幾十年。

當(dāng)我自己開始從事這一領(lǐng)域時(shí),我只能把工作安排在晚上 9 點(diǎn)之后,僅僅依靠它根本無法謀生。但是現(xiàn)在,諾貝爾委員會承認(rèn)了它。這一點(diǎn)很好。

亞當(dāng)?李維:現(xiàn)在,爭論終于結(jié)束了嗎?我們是否能夠在今天確定地指出:宇宙確實(shí)是幽靈般的,沒有任何的漏洞,并且粒子不會密謀去欺騙貝爾測試?

尼古拉斯?吉辛:可以,但只不過我不會說它是“幽靈般的”。我認(rèn)為沒有什么是幽靈般的,與之相反,這一切都非常地真實(shí)。我是說,這已經(jīng)成為了實(shí)驗(yàn)室中的常規(guī)測試,你甚至還會有一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里做這樣的練習(xí)。所以這是一種非常確鑿的事實(shí)。

如何看待量子力學(xué)取得的成就

亞當(dāng)?李維:您怎樣看待在過去的幾百年中,我們在理解量子行為中取得的巨大進(jìn)展?

尼古拉斯?吉辛:我想說的是,在過去的 30 年里,對我而言,理解量子行為是從知道了這些非定域量子相關(guān)能夠自然地產(chǎn)生加密密鑰開始的,這是非常有用的東西。你可以看到這種變化。

起初,人們在討論的都是波粒二象性,然而現(xiàn)在,幾乎沒有人會再去討論這一點(diǎn)。人們都在談?wù)摿孔蛹m纏。量子糾纏真正地改變了人們的看法,并且讓量子力學(xué)變得如此流行。今天,我想在這一領(lǐng)域內(nèi)不會有哪篇文章、哪本書和哪一場講座不會提到量子糾纏。所以,量子糾纏最終被確認(rèn)為是量子力學(xué)的本質(zhì)。

亞當(dāng)?李維:事實(shí)上,量子糾纏,這一愛因斯坦認(rèn)為難以置信的“超距作用”,如今已經(jīng)是我們許多量子技術(shù)的核心:無論是用于確保你與銀行通訊的保密性和安全性的新型加密技術(shù),還是對于建造具有實(shí)際用途的量子計(jì)算機(jī)的長遠(yuǎn)探索。時(shí)至今日,物理學(xué)家和記者仍然經(jīng)常把量子糾纏稱作“量子幽靈”。

物理學(xué)家用了很長的時(shí)間來反思愛因斯坦對于量子物理的抱怨,并用了更長的時(shí)間來證明他是錯(cuò)誤的,最終指出量子糾纏是宇宙運(yùn)行的一種基本方式,即使是分隔的粒子之間也具有某種同步性。不過,如今的物理學(xué)家正在積極地將“幽靈般的超距作用”付諸實(shí)踐。

作者:Adam Levy & Nicolas Gisin

翻譯:wnkwef

審校:十七

原文鏈接:Quantum entanglement’s long journey from ‘spooky’ to law of nature

本文來自微信公眾號:中科院物理所 (ID:cas-iop),作者:Adam Levy

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