▲2022年诺贝尔物理学奖获得者
量子纠缠与贝尔不等式
• 物质是独立于观测者而客观存在的(实在论);
• 两粒子间任何的关联都不可以超过光速(局域论)。
为量子纠缠正名
随后,通过精致的工具和一系列实验,安东·蔡林格也完成了更多纠缠粒子的无漏洞贝尔不等式实验验证。
▲约翰·克劳泽用一种特殊的光照射钙原子之后,可以发射纠缠光子。他在两侧用滤光片测量光子的偏振。经过一系列测量,证明它们违反了贝尔不等式。
▲阿兰·阿斯佩开发了这个实验,通过一种新的激发原子的方法,使它们以更高的速率发射纠缠光子,并且可以在不同的设置之间切换,这样系统就不会包含任何可能影响结果的预先信息。
他们通过精巧的实验设计,不仅证明了量子力学违反了贝尔不等式,同时也说明了爱因斯坦对“量子纠缠”提出的观点是错误的,更为今天的量子计算、量子通信等科技奠定了基础。
▲量子纠缠示意图
量子纠缠颠覆传统世界
所谓“量子纠缠”,简单来说它就好比是量子世界中存在一种类似“心灵感应”的现象,这一概念来源于爱因斯坦等人在1935年提出的EPR悖论。这个悖论显示,在量子力学中,两个曾经相互作用过的粒子,无论相隔多远,其量子状态仍有能力“纠缠”在一起,共享同一个整体的物理状态。
现如今,量子力学已经开始得到应用,并产生了很广阔的研究领域,其包括量子计算机、量子网络和更为安全的量子加密通信。如果从应用层面上说,这些关于量子纠缠的研究奠定了量子信息学科的基础,那么在理论层面上,它们则加深了对量子理论基础的深层次理解,打开了多世界理论、退相干理论等新兴理论的研究空间。
另外,从实践的角度来看,量子纠缠所代表的其实是一个巨大资源。科学家们对量子纠缠漏洞的不满,正源于每一阶段可应用范围的不够。而此次获得诺贝尔物理学奖的三位物理学家长期对量子力学的研究工作,最终为量子纠缠正了名,这一成果对现代科技的意义是不容小觑的。