本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
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我第一次親眼看到量子糾纏是在 2011 年 8 月去科爾蓋特大學的公路旅行中。天知道有多少關於量子領域的部落格文章和雜誌文章，總是將其描述為怪異。但我從未親眼見過這種所謂的令人震驚的現象，這有點令人尷尬，因為我自己也寫過許多這樣的文章和帖子。在研究生院，我上了一門量子力學課，用兩個牛油果色的螺旋筆記本寫滿了方程式，但教授一次也沒有向我們展示方程式所描述的現象。所以當我們駛出我家車道時，我感覺自己像一個朝聖者，踏上了一段我一生都在為此準備的旅程。這段影片展示了結果。它是我與《大眾科學》物理學副編輯約翰·馬特森和該雜誌的影片大師埃裡克·奧爾森合作開展的影片專案的一部分。在第一部分中，我們和我們的同事瑪麗·卡梅萊克 用隱喻的方式戲劇化了量子糾纏的含義。現在您可以觀看非隱喻的版本。
十年前，我就認識了科爾蓋特大學教授恩裡克·加爾韋斯，因為他對光的軌道角動量的研究。我再次拜訪他是因為他作為大學實驗室課程中學生可以做的量子實驗先驅而享有盛譽，他慷慨地抽出一天時間為我們演示這些實驗。該影片重點介紹了愛因斯坦設計並在 1935 年與鮑里斯·波多爾斯基和內森·羅森共同發表的一篇著名論文中提出的著名 EPR 實驗。最後，它提到了物理學家約翰·貝爾在 20 世紀 60 年代中期提出的詳細闡述，這證明糾纏代表了一種非定域性——或者，正如愛因斯坦所說，“幽靈般的超距作用”。該實驗需要建立成對的光子，然後這些光子必須經過一系列偏振濾光片（如上圖所示）的考驗。偏振器的方向經過調整，使得單個光子有 50% 的機會透過。當兩個光子都透過各自的偏振器時，裝置會記錄到“符合”。對於一對非糾纏的光子，這種情況發生的機率為 25%——這相當於拋擲兩枚硬幣並看到兩個正面。然而，對於糾纏的光子，機率範圍從 0% 到 50%，具體取決於相對偏振器方向。光子以普通機會定律不允許的方式相關聯。這就像您拋擲兩枚硬幣，而它們總是落在同一面上。像許多物理實驗一樣，當您第一次看到裝置時，您會專注於吸收所有複雜性。實驗臺上的許多裝置在技術上是必不可少的，但在概念上是無關緊要的；例如，它可以確保光的對準。資料讀數也需要一些解釋：要將符合率轉換為機率，您需要考慮粒子探測器的效率。“實際進行 EPR 測量並不是很光鮮，”加爾韋斯承認。但隨後您就會明白您所看到的東西。光子的行為一致，即使沒有任何已知的力或影響將它們聯絡起來。而且它們這樣做時，即使彼此之間只隔著一個手掌的寬度，對於紅外光子來說，這可能也有一百萬英里遠。事實上，加爾韋斯和其他人的努力啟發了我，他們致力於簡化這些實驗，以至於我最近開發了自己的廉價版本，您可以在家中花費幾百美元即可完成。圖片來源：埃裡克·R·奧爾森/《大眾科學》