人类首次用肉眼看到量子纠缠

人类首次用肉眼看到量子纠缠

瑞士日内瓦大学的物理学家设计了一种新型量子实验,利用人类作为光子探测器,首次让肉眼能够看到量子纠缠现象。

对于那些需要入门知识的人来说,纠缠是一种奇怪的量子现象,它将两个相距遥远的粒子连接在一起,以至于对一个粒子进行的任何测量都会立即改变另一个粒子的属性——即使它们相隔整个宇宙。爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。这确实很奇怪。

日内瓦大学的尼古拉斯·吉辛指出,意大利物理学家之前曾对纠缠光子做过一件有趣的事情。意大利团队不是像实验者通常那样只纠缠几个光子,而是将一对光子纠缠在一起,然后放大其中一个,形成一个包含数千个粒子的光子簇,所有粒子都与原始对中的另一个光子相连。也就是说,有一个“微观”光子和一群“宏观”光子簇,它们都在量子层面上联系在一起。

吉辛意识到,虽然肉眼看不到单个光子,但肯定能看到数千个光子。因此,他采用了与意大利人类似的装置,但他没有将光子探测器放在宏观光子前面,而是将自己和同事放在那里。放大器产生的光子束会出现在他们黑暗的房间里的两个位置之一,具体取决于赋予微观单个光子的偏振状态。一次又一次,当用光子探测器测试人类的结果时,他们得到了积极的结果。

这听起来可能就像一群科学家坐在黑暗的房间里看着闪烁的灯光,但这代表着第一次用肉眼直接观察到量子纠缠。

有点。瑞士团队还发现,他们观察到的不一定是宏观-微观纠缠。即使他们故意打破微观和宏观之间的量子联系,然后进行“人体探测器”实验,他们仍然得到了肯定的结果。这是由于探测器(甚至是人体探测器)的不完善以及贝尔测试(简而言之,用于测量纠缠)中的漏洞,这种漏洞在少量光子中可以忽略不计,但会随着光子数量的增加而增加。这引入了一定程度的不确定性(要更好地解释这一点,请单击下面的“自然”链接)。

瑞士团队确实知道的是:当他们开始时,他们有两个纠缠光子。即使在放大过程中可能引入了缺陷,他们仍然可以“看到”纠缠的影响。最初的意大利研究人员(他们也在研究中发现了这个缺陷)正在设计一种新方法,用激光验证微观宏观纠缠。不幸的是,人类不能用作这些实验的探测器,因为高度聚焦的光束将是人类最后看到的东西。

自然

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