本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
量子糾纏是現代物理學的重要支柱，值得我們反思它是如何經過漫長時間才出現的。最初是阿爾伯特·愛因斯坦一種富有洞察力但模糊的見解，它沉寂了幾十年，才成為實驗物理學的一個分支，並日益成為現代技術的一部分。
愛因斯坦最令人難忘的兩句話完美地捕捉了量子力學的怪異之處。“我不相信上帝會擲骰子來玩弄宇宙”表達了他不相信量子物理學中的隨機性是真實的，並且不受任何因果解釋的影響。“幽靈般的超距作用”指的是量子物理學似乎允許影響以比光速更快的速度傳播。當然，這讓愛因斯坦感到不安，他的相對論禁止任何這樣的超光速傳播。
這些論點是定性的。它們針對的是量子理論所提供的世界觀，而不是其預測能力。尼爾斯·玻爾通常被視為量子物理學的守護神，他捍衛量子物理學免受愛因斯坦的反覆攻擊。人們通常認為他是這場智慧之戰的最終贏家。然而，玻爾的寫作晦澀難懂。他曾說過“永遠不要比你能夠思考的更清楚地表達自己”，這是他一直堅持的座右銘。他的論點，就像愛因斯坦的論點一樣，是定性的，幾乎是高度哲學的。愛因斯坦和玻爾的爭論雖然在歷史上很重要，但無法透過實驗解決——而實驗是檢驗物理學中任何理論思想有效性的最終評判標準。幾十年來，這種現象幾乎被人們忽視了。
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這一切都隨著約翰·貝爾而改變。1964年，他理解了如何將關於“擲骰子”和“幽靈般的超距作用”的抱怨轉化為一個簡單的涉及對兩個粒子進行測量的 不等式。在上帝不擲骰子且不存在幽靈般作用的世界中，該不等式成立。如果兩個粒子的命運交織在一起，那麼如果我們測量其中一個粒子的屬性，我們就會立即知道另一個粒子的相同屬性——無論這些粒子彼此相距多遠，該不等式都會被違反。這種粒子行為像孿生兄弟的狀態被稱為糾纏，這個術語由埃爾溫·薛定諤引入。
即使是貝爾的工作也花了數年才獲得認可。他的不等式在 1972 年首先由斯圖爾特·弗裡德曼和約翰·克勞瑟使用成對的糾纏光子進行了測試。十年後，阿蘭·阿斯佩及其團隊進行了更廣泛的測試，消除了人們對該效應可能是一種實驗偽像的疑慮。這些實驗是《大眾科學》的工作人員現在在其有趣的影片中戲劇化呈現的。
逐漸地，物理學家表明量子糾纏不僅怪異，而且有用。它是資訊處理協議的資源，例如隱形傳輸、密集編碼和量子計算。可悲的是，貝爾沒有活到見證最近對糾纏的興趣爆發的時刻。
小粒子的世界絕對是怪異的，但令我們物理學家興奮的是，這種怪異也開始蔓延到日常的大事物世界。量子革命才剛剛開始。
另請參閱
- 大衛·凱澤 - 嬉皮士如何拯救物理學：科學、反文化和量子復興[摘錄]
- 喬治·穆瑟 - 喬治和約翰的量子糾纏精彩冒險 [影片]