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科学家捕捉到第一张量子纠缠照片,或媲美第一张黑洞图像?

2019.07.13

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英国格拉斯哥大学的科学家最近捕获到第一张量子纠缠图像——两个光子相互作用并在短暂瞬间共享物理状态。这可能是一张能够和第一张黑洞照片相媲美的图像,在最宏观和最微观的领域,科学家们正在把人类的视野推向更极端的时间和空间。

量子纠缠是量子力学的主要支柱之一,被爱因斯坦称为幽灵般的超距作用。两个相互纠缠的粒子,不管它们相隔多远,哪怕是在银河两岸,在可观测宇宙930亿光年的两端,只要有一个粒子的物理性质发生改变,另外一个也会瞬间响应。这就如同在遥远的宽边帽星系的某一颗星球上,还有一个和你一模一样的纠缠对象,你在银河系的地球上挥手,他也会在宽边帽做出相同的动作。

为捕捉量子纠缠的图像,格拉斯哥大学的科学家们设计了一个系统,可以从他们称为“非传统物体”的量子光源射出纠缠光子流。光子穿过一种被称为β-钡硼酸盐的液晶材料,触发相位改变后,研究人员将纠缠的光子用分束器分开,进入两个不同的光学系统,之后用能够检测光子的相机,以40000帧/秒的速度,拍摄它们的重合图像,最终获得了世界上第一张量子纠缠的图像。

量子纠缠被用于量子计算、量子保密通讯和密码学等实际应用中,但此前还没有人能成功捕获量子纠缠的图像。格拉斯哥大学的物理学家认为,第一张量子纠缠照片的捕捉成功,将有助于推进量子计算领域的发展,并可能导致新的量子成像技术。

这项研究发表在7月12日《科学》子刊《科学进展》杂志上。

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