回顾第一张量子纠缠的照片

释放双眼,带上耳机,听听看~!
去年,苏格兰格拉斯哥大学的物理学家们拍摄了这张令人惊叹的照片,这是关于量子纠缠的第一张照片。量子纠缠是一种非常奇怪的现象,物理学家阿尔伯特·爱因斯坦曾将其描述为“幽灵般的远距离运动”。

去年,苏格兰格拉斯哥大学的物理学家们拍摄了这张令人惊叹的照片,这是关于量子纠缠的第一张照片。量子纠缠是一种非常奇怪的现象,物理学家阿尔伯特·爱因斯坦曾将其描述为“幽灵般的远距离运动”。

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它可能看起来并不多,但请停下来思考一下这张模糊的灰色图像,使我们第一次看到支撑量子力学这门奇怪科学并形成量子计算基础的粒子相互作用。当两个粒子不可分割地联系在一起,无论其中一个发生了什么,都会立即影响到另一个,无论它们相距多远。因此,这种现象被称为“幽灵般的远距离运动”。

这张照片显示了两个光子之间的纠缠,它们互相交流,并且在很短的一段时间里实时共享状态,这张照片于2019年7月公布,论文的第一作者保罗·安东尼·莫罗告诉BBC,这张照片“优雅地展示了自然的基本属性”。

为了捕捉这张令人难以置信的照片,莫罗和一组物理学家创建了一个系统,该系统向他们所称的“非常规物体”喷射纠缠光子流。这个实验实际上包括在四种不同的相变中捕捉光子的四幅图像,你可以看到完整的图像如下:

Screen_Shot_2019-07-13_at_11.59.03_am.png

(Moreau et al., Science Advances, 2019)

你们在这里看到的实际上是光子的多重图像的合成,它们经历了四次相变,物理学家们将纠缠在一起的光子分离开来,并让其中一束光通过一种名为钡硼酸盐的液晶材料,引发了四次相变。与此同时,他们拍下了纠缠态对经历同样的相变的照片,尽管它没有穿过液晶材料。

你可以看到下面的设置:纠缠光子束来自左下角,纠缠光子对的一半向左边分开,通过四个相位滤波器,其他的直接通过的没有通过过滤器,但经历了相同的相位变化。

Screen_Shot_2019-07-13_at_12.08.55_pm.png

(Moreau et al., Science Advances, 2019)

摄像机能够同时捕捉到它们的图像,这表明尽管它们被分开了,但它们移动的方式是一样的,换句话说,它们纠缠在一起了。当爱因斯坦使量子纠缠闻名于世时,约翰·斯图尔特·贝尔帮助定义了量子纠缠,并建立了一个被称为“贝尔不等式”的测试。基本上,如果你能打破贝尔不等式,你就能证实真正的量子纠缠。

“在这里,我们报告了一个实验,证明在观察到的图像中违反了贝尔不等式,”该团队在《科学进展》上写道。“这一结果为新的量子成像方案开辟了道路,并提出了基于空间变量的量子信息方案的前景。”

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

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