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前沿 | 爱因斯坦不敢相信的物理“幽灵”效应被拍到了

2019.07.20

图:University of Glasgow

科学家们捕捉到了世界上第一张“量子纠缠”的真实照片。这是一种奇怪的现象,物理学家爱因斯坦甚至曾称其为“远方的幽灵”。

来自苏格兰格拉斯哥大学的物理学家拍摄到了这张惊人的照片。

虽然看起来只是一张灰蒙蒙的照片,但这却是我们第一次看到粒子相互作用的场景,而这也正是形成量子计算的基础。

量子纠缠指的是——当几个粒子形成了不可分割的连接后,无论它们相距多远,一个粒子发生的所有情况都会立即影响到另一个粒子。

而这张特殊的照片则显示了两个光子之间的纠缠。它们不仅相互作用,并且在短时间内共享了物理状态。

该研究的主要作者Paul Antoine Moreau表示:“这幅图像优雅地展示了自然的本质属性。”

Moreau和其他物理学家一起研制了一个系统,用他们所说的“非常规物体”发射出纠缠的光子流。

这场实验实际上捕捉到的是四种不同相变下的光子图像,如下图所示:

图:Moreau et al., Science Advances, 2019

而你最终看到的图像实际上是光子经过了一系列相变后多重图像的合成。

物理学家将纠缠的光子分裂开来,令一束光穿过一种叫作β-硼酸钡的液晶材料,以此引发四次相变。

与此同时,研究人员拍摄了相互纠缠的光子对在经过相同相变时的照片,无论它有没有穿过液晶材料。

就如下图所示:光束从左下角出发,分裂一半通过四相位滤波器,其它的则是直接经历了相同的相位变化。

图:Moreau et al., Science Advances, 2019

摄像机捕捉到的图像显示,尽管光子束被切割了,却还是以同样的方式在移动。换句话说,它们发生了纠缠。

当量子纠缠的理论因爱因斯坦而出名时,已故的物理学家John Stewart Bell帮助完善了量子纠缠的定义,并建立了贝尔不等式。基本上,如果能打破贝尔不等式,就能确认真正的量子纠缠。

研究人员表示:“这个实验观察到的图像,就等于打破了贝尔不等式。”

这一结果为未来的量子成像开辟了新的道路。

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来自:kanglanlan  > 量子力学 宇宙
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