據物理學家(jiā)組織網4月24日(北京時間)報道,維也納大學量子光學和量子信息學院以及維(wéi)也納量子科學與技術中心的研究人員首次在(zài)實驗中證明,有關兩個(gè)粒子是(shì)否處於糾(jiū)纏或分離的量子狀態,或可由這些(xiē)粒子被測量後和不再存在時來決定,從而實現(xiàn)對過(guò)去(qù)事件的模擬、操縱。相(xiàng)關研究結果將(jiāng)發表(biǎo)在(zài)最新(xīn)一期的《自然?物理學》雜誌上(shàng)。
作為奧地利理(lǐ)論物理學家(jiā)和量子力學的奠基人之一,埃(āi)爾溫?薛定諤曾表示糾(jiū)纏(chán)是(shì)量子力學的特殊性質,其也是新興的量子密碼學和量子計算等量(liàng)子信息技術的關鍵資源。
糾纏的(de)粒子所表現出的相關性,比經典物理學定律所允許的更(gèng)強大也更複雜(zá)。如果兩個粒子處於糾纏的(de)量子態,它們就能完全地定義共同屬性,並以損失自己的個體特性為代價。這就(jiù)像兩個原本沒有方向的骰子,在處於糾纏(chán)態時,它們將隨機顯示出同樣的朝向;相反,如果它們處於分離的量子態時,其中每(měi)一個都將顯示出自己明確的朝向,因為每個粒子都有自己的特性。通常,我們會認為無論(lùn)骰子是否糾(jiū)纏(chán),量子態的性質至少(shǎo)應是現實的客觀事實,物理(lǐ)學家安東?塞林格教授(shòu)所帶領的研究團(tuán)隊現在卻可在實驗中證明,情況並非一直如此。
他們實現了名為“延遲選擇糾纏交換”的“思想實驗”,這項實驗由亞瑟?佩雷斯(sī)於2000年提出。在實驗中,兩(liǎng)對(duì)糾纏的光子可(kě)被生成,每對中的一個光子將被發送(sòng)至“維克多”一方。剩下的兩個(gè)光子,一個被發送至“愛麗(lì)絲”處,一(yī)個被(bèi)發送至“鮑勃”處。“維克多”現在能在兩種測(cè)量(liàng)中選(xuǎn)擇,如果他決定以被迫的糾(jiū)纏態方式測量自己的兩(liǎng)個光子,隨後“愛麗絲”和“鮑勃”的光子(zǐ)對也將變為糾纏態;如果“維克(kè)多”選擇(zé)單獨測(cè)量自己的每一個粒子(zǐ),“愛麗絲”和(hé)“鮑勃”的光子對也將以分離態收尾。
而現在的量子光學技術(shù)能支持研究團(tuán)隊推遲(chí)“維克多”的選擇和測量,並以“愛麗絲”和“鮑勃”對於自身光子的(de)行為作為參考。此次研究的主要作者馬曉鬆(音譯)解釋說,借助高速的可調(diào)諧雙態分析器和(hé)量子隨機數生成器,無論“愛麗絲”和“鮑勃”的光子是(shì)否處於糾纏態並(bìng)顯(xiǎn)示出量子關聯,或是處於分離態並顯示出傳(chuán)統關聯(lián),都可以在它們被(bèi)測量後再做出決定。
根據愛因斯坦的名言,量子糾纏效應將呈現出“鬼魅似的遠距(jù)作(zuò)用”。而這(zhè)一實驗(yàn)又向前邁進(jìn)了一步,依照傳統的觀念,量(liàng)子力學(xué)甚至可(kě)模擬對過去事(shì)件的未來影響,實現量子對於過去的“操縱”。
總編輯圈點(diǎn):
和我們熟悉的宏觀世界相比,無論是那隻(zhī)著(zhe)名的(de)薛定諤貓,還是(shì)兩個相距遙遠卻存在(zài)“心靈感應”的粒子,量子世界的種種現象(假設)總是容易顛覆一些人(rén)們既定的認識。本(běn)文的研究(jiū)看似很複(fù)雜,但說不定反而更容(róng)易讓人理解??特別是(shì)對於那些福(fú)爾摩斯和波洛的擁(yōng)躉,以及穿越劇的粉絲(sī)們。不(bú)過,相較而言,量子糾纏對過去事件的再現應該更加類似於神探對犯罪現(xiàn)場的精準還原,而遠沒有穿越劇的(de)編(biān)劇(jù)、導演肆意派一位現代人改變曆史那般厲害。
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