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無論你覺得荒誕還是詭異,量子糾纏態是真實存在的!
2023/11/14

    在奇異的量子世界中,一個最令人費解的問題就是一種叫作量子「糾纏態」的效應:兩個相隔萬里的粒子可以被一種奇特的力量聯系在一起。在普通人看來,量子力學描述下的自然世界簡直荒誕詭異、違背常理,但毋庸置疑的是,量子力學中的大多數違背常理的問題都得到了實驗的證實,所以,我們接受現實吧!

    熟悉量子理論的朋友都知道,由尼爾斯·玻爾領導的「根本哈根學派」以「不確定性原理」為基礎,建立起了量子理論體系。但是,對于愛因斯坦來說,「不確定性原理」是難以接受的,他也從不相信量子理論是完整的,因此愛因斯坦始終在探尋一個所謂大一統理論,愛因斯坦稱之為「統一場論」,從而能把巨觀的廣義相對論與微觀的量子理論統一在一起。

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    在愛因斯坦看來,光速是宇宙中的極限速度,沒有任何事物的運動速度能夠超過光速,因此,兩個相距極遠的粒子能夠超越光速做到瞬時彼此影響,這種「幽靈般的超距作用」完全匪夷所思,所以他認為粒子一定還具有一些我們暫時還不得而知的性質。1935年,愛因斯坦和他的同事基于數學計算寫了一篇論文,以此來指出量子理論的某些缺陷,這篇論文就是後來非常著名的「EPR佯繆」。

    通過數學公式,愛因斯坦和他的同事事實上已經觸及到了量子「糾纏態」

的概念。這種詭異的量子現象,就如同你有一個可以和你心靈相通的雙胞胎弟弟,無論你們相隔多遠,你咬一下舌頭,在同一瞬間你弟弟就會感覺到疼。在20世紀30年代,關于如何用實驗證明量子「糾纏態」真實存在,由于當時的實驗技術條件還不成熟,所以一直被擱置著。

    到了20世紀60年代,當時在日內瓦工作的愛爾蘭物理學家約翰·貝爾,想出了一個可以驗證「糾纏態」的實驗方法,之后,在20世紀70年代和80年代間,貝爾的一些實驗證明了在很短的距離上,糾纏態效應確實存在。但由于糾纏態效應的距離很短,實驗被關注的程度并不是太高。直到1997年,奧地利維也納大學和奧地利科學院的研究者們通過實驗,使跨越多瑙河的兩個相距800米的光子處于糾纏態,實現了真正意義上的量子通訊。

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    到了現在,量子通訊已經得到了實際運用,通訊距離更是達到了幾千公里級別。可惜愛因斯坦和玻爾(分別于1955年和1962年逝世)不可能得知這些消息,他們的一生都在竭力追尋事情的真相,盡管有時他們也會犯錯。真不知道愛因斯坦如果還健在,他會說些什麼?

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