本报记者 吴长锋
人类行为的不可预测性首次成为量子物理实验的关键因素;
数个历史上从未尝试过的实验将在11月30日同时举行;
项目需要全世界至少30000人的贡献
爱因斯坦——大贝尔实验的活动海报
你想知道你的随机性会如何促进科学进步吗?一个独特的全球项目将通过基于人类随机选择的一系列科学实验来测试物理学定律。大贝尔实验是在 ICFO(西班牙光子科学研究所)协调下进行的一个全球性的项目,计划于11月30日当天在全世界多个实验室同时进行一系列量子物理实验。你在实验中表现得越随机越有助于实验目标的达成。
一、实验的灵感来源
调节量子纠缠源效率
这个设想起始于ICFO对2015年无漏洞贝尔不等式验证实验的贡献,该实验要求密切关注随机参数的性质及其在实验中起到的作用。ICFO 采用了物理的随机数发生器,它能很快地产生非常纯粹的随机数。这些实验启发了使用互联网技术进行大规模人工驱动实验的设想。如摩根·米切尔教授所说:“有些物理学的深刻奥秘只能通过向自然提出不可预知的问题来研究。通俗地说,如果自然知道我们要问什么,它或许会用事先准备好的回应来欺骗我们。通常科学家们不会那么多疑,然而量子物理的有些预言是如此诡异——如微观粒子隔着遥远的距离“窃窃私语”,当我们不在观察时,那些观察对象表现完全不同——使得这种多疑是完全适当,甚至是必要的。在此背景下,做出自主选择的人类是非常有价值的,以独特的方式问出不可预知的问题——不管自然在向我们隐藏什么样的秘密。”
二、9个机构分别开展,至少3万人参与实验
11月30日,九个实验将由九个合作机构分别举行,它们是:格里菲斯大学量子计算和通信技术中心,昆士兰大学工程量子系统中心,康塞普西翁大学电机系(子节点包括林雪平大学电机系、塞尔维亚大学、罗马大学物理系),中国科学技术大学,巴塞罗那光子科学研究所,奥地利量子光学和量子信息研究所,慕尼黑大学,尼斯大学凝聚态物理实验室,苏黎世联邦理工学院量子器件实验室。这些实验将观测包括纠缠粒子性质的诸多物理现象。
利用（人类产生的）随机数控制基矢的测量装置（设备）
ICFO 的博士生卡洛斯·艾威亚是该项目的创始人,他设计了把数据传输到各实验组的平台。他认为,“大贝尔实验最让人着迷的一点是社会大众和科学家对实验的成功起着同样重要的作用。这是将量子物理学前沿研究贴近大众的一个特别的契机。”
中国科学技术大学的潘建伟教授和张强教授是大贝尔实验中国区的负责人,他们的实验室利用接收到的自由意志产生的随机数进行贝尔实验,测试随机数之间的关联。该实验的参与者刘洋博士表示,“此前的诸多贝尔不等式实验分别关闭了定域性漏洞和探测效率漏洞等,但在这些实验中,使用的是物理方式产生的随机数,而这部分随机数可能受到隐变量控制而不能作为真正的随机性来源。
大贝尔实验则相信人的自由意志,由公众产生的随机数来决定实验中的重要参数,这系列实验是贝尔不等式测量的重要一步。当然由于需要通过网络汇总,现在的大贝尔实验无法真正解决局域性漏洞。在未来,物理学家有望利用太空实验关闭局域性漏洞和随机数漏洞,这将是在现有实验基础上经过长期努力才能进行的物理实验。”
为了该实验项目顺利进行,11月30日当天需要至少30000人的参与。当天,全世界各地的参与者需要打开一个专门设计的网页游戏,可以在大贝尔实验官网 上找到。参与者需要输入一个尽可能随机的包含0与1的数列。这些比特流将被实时传送到各地的量子物理实验室中,科学家将利用它们的不可预测性来对量子物体包括原子、光子、超导体进行测量。
三、中国的大贝尔实验团队
中国的贝尔实验科研团队包括中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心潘建伟教授、张强教授、刘洋副研究员和清华大学马雄峰副教授等人。实验将在量子卓越中心(上海)进行。
中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心以中国科学技术大学为创新主体,联合中科院上海技术物理所、中科院半导体所、中科院光电技术研究所等国内优势科研机构,对量子科技重大前沿问题进行协同攻关。
连接超导纳米线探测器
量子卓越中心已成为国际著名的量子科技前沿研究中心。该中心的主要研究内容是围绕光与冷原子子系统、固态系统、分子系统等几类最有前途实现大尺度量子信息处理的物理系统,开展量子通信、量子计算与模拟、量子精密测量三方面的量子信息技术系统性研究。其战略目标是:力争通过15年左右的努力,一方面构建完整的空地一体广域量子通信网络体系,在国防、政务、金融和能源等领域率先加以广泛应用,与经典通信网络实现无缝链接,形成具有国际引领地位的战略性新兴产业和下一代国家信息安全生态系统;另一方面将有效解决大尺度量子系统的效率问题,实现50-100个量子比特的相干操纵,构建可扩展的量子相干网络,对特定问题的求解全面超越经典计算机能力,实现可实用化的量子精密测量技术,同时为最终实现通用量子计算机摸索出一条切实可行的道路。
(科技日报合肥11月28日电)
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