量子“幽灵”的首张照片

量子世界“幽灵”的首张照片。格拉斯哥大学

这里所说的“幽灵”，指的是“量子纠缠”。爱因斯坦把这种现象叫做“幽灵般的超距作用”。在量子世界里，处于“纠缠态”的粒子，无论相距多远，都会保持同步联系，其中一个粒子状态的变化，都会直接影响到另一个粒子。

爱因斯坦非常不喜欢“量子纠缠”，因为它与我们对世界的传统解释是矛盾的。爱因斯坦认为在处于“纠缠态”的粒子之间，必定存在着某种传统的物理学联系，必定存在着某种未知的“隐藏变量”。它们在粒子之间充当着“信使”，把它们连接起来。

但是爱因斯坦的这种观点是无法验证的。我们无法证明粒子之间存在某种超越了光速的“通信”方式，无法证明它们在被观测之前不存在客观的状态。上世纪60年代，物理学家约翰·贝尔通过一个实验，证明在处于纠缠态的粒子之间并不存在这些“隐藏变量”。而这又进一步向我们展示了量子世界的极端诡异性。

最近，英国格拉斯哥大学的一个科研团队，设计了一个由激光和晶体组成的精巧装置，拍到了首张“量子纠缠”的照片，证明这种违反“贝尔不等式”的现象确实存在。

主持研究的科学家名叫Miles Padgett，是格拉斯哥大学的物理学和天文学教授。他表示，虽然现在人们已经在量子计算和量子加密中普遍地利用了“量子纠缠”和“贝尔不等式”原理，但是此前却还没有人拍到过这种现象。

为了拍摄这张照片，Padgett等人首先向一种特殊的晶体射出一束紫外激光。在晶体的作用下，这些激光光子中的一部分会一分为二。通过对能量和动能的精确控制，这些光子中的每一对都会保持纠缠。

研究人员发现，这些处于纠缠态的“光子对”，它们的关联性或同步概率，远非存在所谓的“隐藏变量”所能解释。也就是说，这些“光子对”违反了“贝尔不等式”。研究人员使用一台特制的相机，拍下了这一现象。这台相机能够对单一光子进行感光。而当它拍下这些照片时，我们发现这些光子中的每一个实际上都携带着它们的“纠缠伴侣”。

这是人类首次拍到被“纠缠”效应改变了的光子影像。它是量子世界里的“幽灵”。