一項讓人類直接感知量子的實驗這是瑞士研究人員首次設計出來的,他們表示同樣的技術可以用來量子糾纏兩個人。
雖然成為第一個見證這件事的人會非常酷親眼所見,該實驗旨在回答一些重要且影響深遠的問題,例如量子糾纏實際上是什麼樣子,以及與另一個人糾纏起來是什麼感覺?
量子糾纏這是一種奇怪的現象,兩個量子粒子相互作用,使它們緊密相連,並且本質上「共享」一個存在。這意味著一個粒子發生的事情將立即直接影響另一個粒子發生的事情 - 即使另一個粒子距離許多光年遠。
如果這聽起來有點難以理解,別擔心——即使是愛因斯坦本人也曾為此苦苦掙扎。
他的問題是,要使量子糾纏發揮作用,就必須違背他的特殊相對理論,因為它要求訊息的傳播速度超過光速。這促使他將糾纏稱為“幽靈般的超距作用”,基本上是愛因斯坦的說法他認為整件事很荒謬。
幾十年來,物理學家否認量子糾纏的存在,但現在科學家正在世界各地的實驗室中大量糾纏粒子,這是量子糾纏的基礎。量子計算- 一項有望實現的技術改變一切關於我們未來如何處理和儲存資訊。 (例如,Google的 '' 比你的筆記型電腦快 1 億倍,甚至還不是合適的量子計算機.)
現在我們可以在實驗室中相對輕鬆地量子糾纏光子(或光粒子),日內瓦大學瓦倫蒂娜·卡普拉拉·維沃利(Valentina Caprara Vivoli)領導的團隊提出了一個問題,人類需要什麼才能親眼看到這個過程?
前提是人眼基本上就是一個光子偵測器,所以理論上我們應該能夠用人眼取代糾纏偵測實驗中的光子偵測器,而用人來觀察這個過程。
該實驗只需要向人類光子探測器發送幾對糾纏光子,並且必須一次又一次地重複該過程,以便他們從統計上確認糾纏是否確實發生。
不幸的是,事實上,事情並沒有那麼簡單,作為麻省理工科技評論解釋:
「主要問題是眼睛無法檢測到單個光子。相反,眼睛後部的每個光檢測棒必須受到大量光子的刺激才能觸發檢測。可以實現這一目的的最低數量的光子人們認為大約有七個,但實際上,人們通常只有在數百或數千個光子到達時才能看到它們。
即便如此,眼睛也不是特別有效的光電探測器。一個好的光學實驗室將擁有效率超過 90% 的光電探測器。相較之下,在最低光照下,眼睛的效率約為 8%。這意味著它錯過了很多光子。
這意味著人眼必須糾纏七個光子才能感知它們,這是最低限度 - 如果你想讓人們可靠地看到它,你將必須發射數百甚至數千個量子糾纏光子,這是不可能的以今天的技術。
那麼解決方法是什麼呢?放大什麼是當今的技術已經成為可能,因此人眼可以更好地檢測到它。
這就是維沃利和她的團隊在他們的假設實驗中找到的方法,使用一種稱為「位移操作」的過程,該過程會導致兩個粒子發生干涉,從而一個粒子的相位被另一個粒子改變。
正如未來主義所解釋的,物理學家可以使用一種稱為分束器的設備來實現這一點:
「來自雷射的相干光子束瞄準分光器,透過它傳輸,但隨後相位的變化導致它被反射。如果第二束雷射光束與第一束雷射干涉,它將改變第一束雷射光束的相位- 將其反射回來而不是通過分離器。
因此第二束控制第一束是否被反射。這個「切換光束」不需要像主光束一樣強大,但它確實需要相干- 也就是說,一台真正的雷射 - 讓這一切成功。
換句話說,你正在使用一個糾纏光子來改變更強大的光束的通道,以證明它們是相連的,而這個更強大的光束就是人類觀察者就能看到。
假設實驗的細節已經公佈在預印本網站 arxiv.org 上,並且尚未經過同行評審,因此我們必須採用 Vivoli等人的目前還沒有定論,但他們表示,這「令人信服地證明了實現第一個用眼睛觀察糾纏的實驗的可能性」。
另一個限制是,坐下來觀看數千甚至數萬個光束分裂實驗並不完全令人著迷,即使有可能成為第一個親眼目睹量子糾纏的人。參與者可能需要某種激勵,以免陷入每 30 秒一次的微睡眠。
答案是什麼呢?當然,量子糾纏你的參與者。
“增加這種動機的一種方法是修改實驗,使其糾纏兩個人。不難想像人們想要參加這樣的實驗,甚至可能是熱切的,”說麻省理工科技評論。 “這將需要一種改進的設置,其中兩個探測器都是人眼,其觸發水平高但效率低。維沃利和他的同事的設置是否可以實現這一點尚不清楚。”
如果你對量子糾纏的實際工作原理仍然有點迷失,Veritasium 的德里克的微型版本在這裡可以提供幫助: