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2019年7月13日 (2019年6月11日)

首張量子糾纏圖像問世

    2019-07-16

    2019年7月13日(農歷2019年6月11日),史上首張量子糾纏照片問世。

史上首張量子糾纏照片問世

  首張量子糾纏圖像 神奇的現象是怎么捕獲到的?

  根據BBC在2019年7月13日報道的消息,科學家們已經捕捉到了阿爾伯特·愛因斯坦曾經描述過的“鬼魅般的超距作用”(spookyactionatadistance)現象的第一個圖像,這種現象也就是我們熟知的“量子糾纏”。

  簡單來說,也就是兩個糾纏的量子不管相距多遠,它們都不是獨立事件。格拉斯哥大學物理與天文學院的Paul-AntoineMoreau是本次捕獲到第一張量子糾纏圖像的實驗作者之一,他表示,這幅圖像是“對自然基本屬性的優雅展示”。在這張圖像中,展示了強烈的量子糾纏形式,其中兩個粒子相互作用并瞬間共享其物理狀態。Moreau告訴BBC稱,科學家團隊在格拉斯哥大學設法使用觸發來自量子光源的交織光子流的系統捕獲該圖像,光子被部署在具有相變的液晶材料中。愛因斯坦將量子力學描述為“鬼魅”,因為兩個糾纏粒子之間在遠程的相互作用具有瞬間性,這種相互作用似乎與他的狹義相對論的要素不相容。后來英國物理學家約翰•斯圖爾特•貝爾用他著名的“貝爾不等式”,將愛因斯坦EPR佯謬中的思想實驗推進到真實可行的物理實驗。

史上首張量子糾纏照片問世

  英國物理學家首次拍攝到一種量子糾纏的照片,捕獲到這種難以捉摸現象的視覺證據,最新研究有望促進量子計算等領域的發展。

  在量子力學領域,兩個相互作用的粒子——例如通過分束器的兩個光子,無論它們相隔多遠,仍能以一種非常奇怪的方式“糾纏”在一起,瞬間共享它們的物理狀態。這種聯系被稱為量子糾纏,是量子力學領域的基本現象之一,愛因斯坦曾將其稱為“幽靈般的超距作用”。

史上首張量子糾纏照片問世

  今天,雖然量子糾纏在量子計算和密碼學等實際應用中“大顯身手”,但它從未被單張圖像捕獲過。最新研究中,格拉斯哥大學的物理學家建立了一個復雜的實驗,用一張圖像捕捉到了量子糾纏現象。

  研究人員設計了一套系統,該系統朝著在液晶材料上顯示的“非傳統物質”發射了源于一個量子光源的一束糾纏光子,這些液晶材料會在光子通過時改變光子的相位。

史上首張量子糾纏照片問世

  他們放置了一臺超靈敏的相機,能夠檢測單個光子。在看到光子和與它發生糾纏的“雙胞胎”同時出現時,相機拍攝了圖像,首次為光子糾纏留下了珍貴的影像,得到的圖像始終顯示兩個光子似乎相互反射并形成了一個指環形狀。

  論文第一作者、格拉斯哥大學校物理與天文學院保羅-安東尼·莫羅博士說:“這張圖像是對自然基本屬性的優雅展示,量子糾纏第一次以圖像的形式被看到,這一結果可推動量子計算新興領域的發展,并催生新型成像技術和設備。”

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