量子怪異再次獲勝:糾纏速度超過光速 10,000 多倍

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無論研究人員嘗試多少次,都無法繞開量子力學的怪異之處。

在最近的一次嘗試中,瑞士日內瓦大學的研究人員試圖確定糾纏——測量一個粒子的性質會立即確定另一個粒子的性質——是否實際上是由某種快速但並非無限快的類波訊號傳遞的。

他們的測試涉及對在日內瓦(左側衛星檢視)產生的成對糾纏光子(光粒子)進行的一系列測量,然後透過光纖將其分成兩組,送到 18 公里(11 英里)外的兩個村莊,研究小組在那裡設定了光子探測器。(在 2007 年,研究人員在兩個加那利群島之間傳輸了 144 公里的糾纏光。)

新實驗的想法是,每個糾纏對中的光子同時擊中遠處的探測器,因此它們沒有時間交換訊號。透過比較兩個探測器的結果,研究人員使用稱為貝爾不等式的測試來確定光子是否糾纏。

該小組在自然雜誌上報告說,光子確實是糾纏的。但實際上,沒有實驗是完美的,所以他們最終得到的是糾纏傳播速度的下限:光速的 10,000 倍。

為了理解糾纏的怪異之處,請考慮一下,單次量子測量的結果是隨機的。透過所有測試,光子在擊中能夠測量其偏振的探測器之前,*沒有*確定的偏振。因此,這就像糾纏粒子共享一個大的量子態。

該實驗還有另一個微妙之處。如果糾纏像某種超光速波一樣在空間中傳播,那將違反愛因斯坦的狹義相對論,該理論認為,無論你相對於其他任何事物以何種方式運動,自然規律都是相同的。

因此,該小組不得不反覆進行實驗 24 小時以上,依靠地球的自轉來取樣相對於恆星的所有不同方向。(想象一下,雷射筆沿著光纖的方向照射到太空。)

如果實驗人員能夠以正確的方式進行測試,那麼量子力學總是可能崩潰(解讀:顯示出一些日常的正常跡象)。在 2007 年的一項研究中,維也納的研究人員測試了這樣一個想法,即糾纏的瞬時性(稱為非定域性)可能與隱藏的“變數”一致,這些變數可以解釋量子測量的隨機性。但是,這個想法行不通

倫敦帝國學院的理論物理學家特倫斯·魯道夫是新論文評論的作者,他說,對超光速糾纏設定界限對於試圖想象可能超出量子力學的理論的研究人員很有用。

這樣的理論會是什麼樣子?魯道夫說,我們可能陷入了瞬時糾纏,這對於我們來說似乎是不可能的,因為我們陷入了日常的空間和時間。“我們需要理解量子力學如何看待空間和時間,”他說。“我認為可能存在更深層次的問題。”

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圖片來源:美國宇航局地球觀測站


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