科學(xué)家證實(shí)量子糾纏：物質(zhì)遠(yuǎn)隔萬里卻相互作用

 在一個(gè)具有里程碑意義的研究中，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的科學(xué)家報(bào)道，他們的實(shí)驗(yàn)據(jù)說可以證明量子力學(xué)最根本的理論之一：遠(yuǎn)隔很遠(yuǎn)距離的物體可以瞬間互相作用。這一發(fā)現(xiàn)是對古典物理稱為“定域性定律”（locality）的基本原則又一打擊。其定律指出，一個(gè)物體只能被它周圍的環(huán)境直接影響。代爾夫特大學(xué)的 研究，周三在《自然》雜志上公布，進(jìn)一步證實(shí)了一個(gè)愛因斯坦曾經(jīng)公開拒絕的想法。

他說，量子論必須承認(rèn)“幽靈般的遠(yuǎn)程效應(yīng)”，他也拒絕接受“宇宙可以表現(xiàn)得如此奇怪，如此明顯地隨機(jī)”這一概念。

互相分離的粒子可以被完全“糾纏”，其結(jié)果是，無論兩個(gè)粒子之間的距離是多少，測量一個(gè)粒子幾乎同時(shí)會影響到另一個(gè)。愛因斯坦對這一說法更是嗤之以鼻。

愛因斯坦對量子理論引入的不確定性不以為然，他認(rèn)為量子理論具有上帝玩骰子的暗示。

但自20世紀(jì)70年代起，物理學(xué)家一系列精確的實(shí)驗(yàn)正在不斷地消除疑慮– 一些被稱為漏洞的另類解釋- 即使相隔整個(gè)宇宙，兩個(gè)已經(jīng)糾纏的粒子可以立刻互動。

由荷蘭大學(xué)的科維理納米科學(xué)研究所，物理學(xué)家羅納德·漢森領(lǐng)導(dǎo)，以及來自西班牙和英國的科學(xué)家加盟進(jìn)行的新實(shí)驗(yàn)為量子力學(xué)以下理論提供了最有力的證明：由亞原子粒子纖維構(gòu)成的奇怪世界的確存在，其中的物質(zhì)在沒有被觀察之前，不具有任何形式，并且，時(shí)間不但向前行進(jìn)也向后行進(jìn)。

物理學(xué)家約翰·斯圖爾特·貝爾1964年首先設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)作為證明“‘幽靈般的遠(yuǎn)程效應(yīng)’真實(shí)存在”的一種方法，因此，研究人員把他們的實(shí)驗(yàn)稱為“沒有漏洞的貝爾測試”。

“自上世紀(jì)70年代，這些測試就已經(jīng)完成，但總是需要額外的假設(shè)，”漢森博士說。“現(xiàn)在我們已經(jīng)證實(shí)了幽靈般的遠(yuǎn)程效應(yīng)的確存在。”

根據(jù)這些科學(xué)家的論斷，他們現(xiàn)在已經(jīng)排除了所有可能的所謂隱變量，那些根據(jù)經(jīng)典物理定律，可能解釋遠(yuǎn)距離糾纏的隱變量。

代爾夫特研究人員能夠把相距1.3公里（比一英里略少）的兩個(gè)電子糾纏起來，然后在它們之間傳遞信息。物理學(xué)家使用“纏結(jié)”一詞表明他們使用某些方法來生成成對的粒子，其結(jié)果是它們彼此之間不獨(dú)立。科學(xué)家們把兩顆鉆石分別放在代爾夫特理工大學(xué)校園內(nèi)的兩側(cè)，距離1.3公里。

每塊兒鉆石含有一個(gè)可以俘獲單個(gè)電子的微小空間，此空間具有一種稱為“自旋”的磁性，然后用微波和激光能的脈沖來糾纏，并測量電子的“自旋”。

校園的兩側(cè)設(shè)有探測器，兩個(gè)電子之間的距離確保做測量的同時(shí)，信息無法以傳統(tǒng)的方式交換。

“我想這是一個(gè)設(shè)計(jì)完美，巧妙的實(shí)驗(yàn)，將有助于推進(jìn)整個(gè)領(lǐng)域，”麻省理工學(xué)院物理學(xué)家大衛(wèi)·凱澤說，他沒有參與這項(xiàng)研究。然而，凱澤博士，和另一組物理學(xué)家正準(zhǔn)備明年進(jìn)行一個(gè)更加雄心勃勃的實(shí)驗(yàn)，不久將截取和測量宇宙最邊緣的光。他還說，他認(rèn)為荷蘭實(shí)驗(yàn)并沒有解答所有的疑問。

測試發(fā)生在一個(gè)令人費(fèi)解的和獨(dú)特的領(lǐng)域。根據(jù)量子力學(xué)，直到粒子被測量或以某種方式觀察到它們的時(shí)候才具有可以驗(yàn)證的屬性。直到這時(shí)，它們可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)或更多的地方。但是，一旦測得，它們塌陷成一個(gè)更經(jīng)典的現(xiàn)實(shí)，只有一個(gè)位置。

事實(shí)上，這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅僅證實(shí)了量子力學(xué)反常識的理論，也是朝著所謂的“量子互聯(lián)網(wǎng)”的實(shí)際應(yīng)用前進(jìn)了一步。目前，面對功率強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)建構(gòu)在大數(shù)因子分解能力基礎(chǔ)上的加密技術(shù)和另一些有關(guān)策略所具有挑戰(zhàn)性，互聯(lián)網(wǎng)的安全性和電子商務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施很令人頭疼。

像漢森一樣的研究人員設(shè)想一個(gè)由鏈狀糾纏粒子環(huán)繞整個(gè)地球而形成的量子通信網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)能夠安全地共享加密密碼，并且絕對能夠監(jiān)測到竊聽的企圖。

對于一些物理學(xué)家，盡管新的實(shí)驗(yàn)聲稱“無漏洞”，事情還沒有完全結(jié)束。

“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)很漂亮地堵住了三大漏洞中的兩個(gè)，但三分之二是不是三分之三，”凱澤說。“我十分相信，量子力學(xué)是大自然的正確描述。但是，坦率地說，我們還不到使用最強(qiáng)烈的語氣說話的地步。