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科學家突破時空維度限制 將量子糾纏轉化到我們肉眼可見

2016-03-03 20:51:33 來源:n

歐洲科學家在量子物理學中取得里程碑進展:實驗室中能夠使光子在三維空間發生量子糾纏。也就是說,科學家突破了時空維度的限制,將微觀世界的量子糾纏現象轉化到我們肉眼能看見的宏觀空間。

據ScienceAlert 3月1日報導,這是科學家首次透過試驗直接"觀看"超光速運動—— 量子糾纏,感知另外時空的奇妙。

日內瓦大學( University of Geneva )的瓦倫蒂娜‧維沃利(Valentina Caprara Vivoli)主導的研究小組表示,根據該技術原理,甚至可以觀測發生量子糾纏的兩個人的情況。

超時空的量子糾纏

雖然這項實驗可以獲得令人難以置信的人眼觀察量子糾纏效果,但是其設計的初衷是為了探究更深層次的問題,如微觀世界中量子糾纏的實際情況、以及如果在宏觀世界,兩個人發生量子糾纏會是怎樣?

在宏觀上,宇宙是人們所見的星系、星體和太空。(視頻截圖)

量子糾纏是一種令科學家感到非常神奇的現象,即兩個量子粒子之間存在一種超越空間和時間的聯系,一個粒子的狀態會同時影響另一個粒子的狀態而沒有時間延遲或受距離制約。

具體地描述,兩個發生量子糾纏的粒子即使相聚多少光年遠,也會同時「分享」它們之間的存在狀態。

突破愛因斯坦的光速不變理論

報導說,也許這種微觀世界中的概念和日常生活現象相差太遠,很難理解。這沒有什么。因為即使愛因斯坦也對這種量子糾纏有點困惑。

在微觀中,宇宙是人們肉眼不可見的原子、質子等各種粒子。(視頻截圖)

愛因斯坦認為不可能存在超光速的東西,那么不受時間和空間制約的量子糾纏怎樣實現信息傳播的速度快于光速呢?因此,愛因斯坦根據相對論,將量子糾纏視為"空間幽靈活動"(spooky action at a distance),認為整個事情是荒謬的。

雖然物理學家幾十年來否定量子糾纏的存在,但是近年世界各地的科學家們的確在多個試驗中檢測到發生糾纏的粒子,而且根據量子糾纏推測將來的信息存儲方式發生變化,例如谷歌的"量子計算機"比我們的筆記本電腦快100萬倍。

人眼所限不能直接觀看

報導說,實際上,實驗室中發生量子糾纏的光子(或稱光粒子)是人眼看不到的。因為,人眼的觀察力實在有限,不可能看到一兩個光子的運動。雖然從原理上講,人眼基本上是一個光子檢測器,但是實際上我們必須借助其他光子檢測器才能在三維空間觀測量子糾纏光子。

量子糾纏是指粒子之間存在的一種超越時空的關系。(視頻截圖)

如果研究者反覆重復使用,讓越來越多的"糾纏"光子進入人眼,那么我們才能直接感受糾纏光子的情況。不幸的是,現實中的試驗不是那么簡單。

美國麻省理工大學的《MIT科技評論》( MIT Technology Review)解釋說:"主要問題是,人眼不能檢測單個光子。人眼底的視覺細胞(視桿細胞)必須受到很多光子刺激才能得到感覺。理論上講,最少需要7個光子才能刺激視桿細胞產生視覺。實際上,人們通常看到的光子數量是成百上千。"那么,有什么解決辦法?目前只能借助儀器才能做到。

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