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量子力学:量子纠缠与阿斯派克特实验,彻底颠覆世界的客观实在性

阿斯派克特知道检验贝尔不等式的第一个实验是1972年由克劳瑟和弗里德曼在加州大学伯克利分校完成的,但实验有漏洞,因而结果不那么具有说服力。所以,阿斯派克特要搞出一个系列实验来验证贝尔不等式,他决定首先把克劳瑟等人的实验给重复一遍。这只是第一步,后边还有第二步,第三步。反正要把先前克劳瑟他们几个做的实验的漏洞给尽量堵上。贝尔一听,好家伙,野心不小。

三十几岁的人,学物理其实也没多长时间。贝尔觉得,这一定是一个非常大胆的学生!阿斯派克特计划分三步走。第一步先要把克劳瑟的实验重复出来,最关键的是获得纠缠光子,克劳瑟的办法效率太低了,大概100万光子里面出来一对纠缠光子,能够产生的纠缠光子太稀少,阿斯派克特用了激光做光源,用激光来激励钙原子。这可比当年克劳瑟的效率高多了,克劳瑟就是没有用激光来干这事儿,说来也奇怪,克劳瑟背后站着的就是激光之父汤斯。这都没想到用激光吗?恐怕是有其他方面的问题。

但是现在也约莫过了10年了,很多技术都已经提高了,完全可以用激光来搞,光子有两个偏振方向,只要你一检测,那么光子的偏振方向就决定下来了,这两个光子偏振方向必定是相互垂直的,这就是纠缠态。他的这个实验结果,大幅度偏离了贝尔不等式,用激光做光源,效果果然很好。达到了9倍的误差范围,比当年的克劳瑟获得的数据高了好几个等级,这第一步是成功了。第二步就需要是利用双通道的方法,来提高光子的利用率,减少前人实验中的所谓‘侦测漏洞’,这个实验也大获成功。

最后以40倍于误差范围的偏离,违背了贝尔不等式,再一次强有力地证明了量子力学的正确!结结实实的打了爱因斯坦的脸。第三步,要玩儿一个当时最新鲜的东西,叫做“延迟决定”。所谓的延迟决定实验,就是要彻底断绝两个光子之间暗通消息的可能性。万一,两个光子之间能够暗通消息,那么这个实验从逻辑上讲就有漏洞了。按照量子力学的原理,量子纠缠是不依赖信号传递的。它依赖的是物理守恒,也没有任何办法可以屏蔽,所以,贝尔就给处了个主意。

你设定好了两个偏振片,然后等着两个光子飞过去,那说不定就有机会给两个光子暗中通了消息,我们知道,信息传递的速度上限是光速。那么好办了,先把两个光子的距离拉开,两个检偏器离开了13米,两者假如通过某种方式暗地里通信,需要跑40纳秒,最快是光速,我们在两个光子的检验器之前加个偏振片,瞬间改变偏振片的方向。花的时间只要10纳秒。估算一下时间,两个纠缠光子已经各奔东西了,飞到了闸门前面,闸门瞬间改变方向,那么两个光子要想临时串通已经来不及了。

假如在这么苛刻的情况下,两者仍产是相反偏振的。那么就说明,他们肯定不是靠传递信息来保持偏振方向相互垂直的,而是靠的量子本身的特质。再说的通俗一点儿,两个双胞胎,据说有心灵感应。是骡子是马拉出来溜溜。那么就需要设计一个没有漏洞的检测方式。首先要两个人严格隔离。而且离得够远。防止两个人传纸条打手势作弊,考试题目都是随机出的,而且两个人提问回答速度要快,快到他们想传递消息时间都不够用。假如他俩回答的总是一致的,那么就说明他俩真的有心灵感应。

如果他俩手忙脚乱的,互相对不上茬,那么就说明他俩没有心灵感应,他俩过去是靠作弊的。这就是延迟决定的原理所在。当然他们做实验的时候,也做了一边放偏振片,一边不放的情况。还做了不放偏振片的情况,反正各种可能都考虑到了。最后得到的结果,仍然是不符合贝尔不等式,量子纠缠是真实存在的。这基本上是判了爱因斯坦理论的死刑了。大家现在普遍都认为量子力学是完备的,但是因为阿斯派克特的实验也还不算是完全没有漏洞,爱因斯坦的理论还没彻底死透气儿。

到现在,大家仍然在不断地寻找更加严密的贝尔实验的方式,直到最近才完成了无漏洞的贝尔实验。但是这个所谓无漏洞,恐怕你非要鸡蛋里挑骨头,也还是能挑出来毛病的,实验物理学家们还会再接再厉的把这个实验做下去的。

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