
很抱歉,爱因斯坦(Einstein)将其打破,但看起来宇宙是一个大骰子游戏。
最近的两项研究证实了“远处的怪异动作“如此沮丧的阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein) - 已经证明,两个被长距离隔开的纠缠颗粒可以立即互相影响 - 已被证明可以在令人惊叹的一系列不同的实验设置中起作用。
一个实验在距离怪异作用的证据中关闭了三个漏洞中的两个。另一个发现量子纠缠在惊人的距离上工作。未来的测试集中在使最终漏洞尽可能小。 [您可以在现实生活中看到爱因斯坦的相对论的8种方式这是给出的
总体而言,新的一系列测试只是证实了物理学家长期以来怀疑的东西。
“下面没有隐藏,更基本的理论量子力学”,荷兰代尔夫特大学的物理学家罗纳德·汉森(Ronald Hanson),其中一项新实验的首席研究员说。
但是,尽管新的测试并没有打破新的理论基础,但它们可以为量子计算和完全安全的通信技术铺平道路。
纠缠颗粒
在1920年代和1930年代,研究亚原子颗粒的物理学家开始挠头。他们发现Schrödinger波方程是基本量子力学方程,无法描述某些粒子的单个状态或位置,被称为纠缠颗粒,直到测量每个粒子。一旦测量每个粒子,波函数就会“崩溃”,并且粒子处于确定的状态。
在1935年的一篇论文中,爱因斯坦和他的同事鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森·罗森(Nathan Rosen)创建了一个被称为EPR悖论的思想实验(在其姓氏的姓氏之后),以表明波动方程的某些荒谬含义。根据量子力学的规则,纠缠颗粒以某种可能状态的叠加方式传播。但是,即使是怪异的,波动方程也暗示,一旦测量,两个纠缠颗粒就可以立即传达,比光速更快,以链接到其状态。爱因斯坦和他的同事们认为,打折这种“远距离的怪异动作”,认为某些隐藏变量必须以某种方式影响这两个粒子的状态。 [扭曲的物理:7个令人振奋的发现这是给出的
不平等和漏洞
几十年来,物理学家一直处于困境,不确定爱因斯坦的隐藏变量还是直接解释Schrödinger波方程是正确的。然后,在1960年代,物理学家约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)提出了一项简单的测试,即贝尔的不平等现象,以远距离测试怪异的动作。贝尔提出,如果怪异的作用是真实的,那么相距一定距离的纠缠粒子将具有超过一定百分比的时间。如果某些隐藏变量影响了这些看似纠缠的粒子,则纠缠颗粒的相关状态将小于那个时间的比例。
从那时起,在数百个钟形实验中,物理学家发现纠缠颗粒的确以比光速快的速度具有相关状态。
但是所有这些测试都至少有一些警告或漏洞。一个是,用于测量纠缠颗粒(例如光子)的探测器通常会错过许多粒子二重奏。因此,实验是分析仅一小部分光子的统计数据,从而提高了未检测到的光子可以改变图片的可能性。
另一个漏洞也许两个纠缠粒子可以在检测到它们之前彼此传达状态的想法。第三个漏洞是,纠缠状态的随机选择根本不是随机的,而是某种方式以人类不感知的方式偏见。
关闭漏洞
现在,研究人员开始关闭这些漏洞。
例如,维也纳大学物理学家Anton Zeilinger及其同事表明,相距89英里(143公里)的纠缠颗粒仍然可以正如量子力学预测的那样。该测试在11月5日发表的论文中描述美国国家科学院期刊论文集,依靠西班牙加那利群岛建立的大量探测器。 (有人认为,该实验中的实际光子仅在短距离内纠缠,而实验是证明长距离量子传送,不是纠缠,汉森说)。
在此之前的几周,在10月23日发表的《自然》杂志上发表的论文(最初是在开放式,预印杂志arxiv),汉森和他的同事表明,即使前两个漏洞同时关闭,贝尔的不平等也是如此。
为了关闭漏洞,汉森和他的团队使用了一种新颖的材料:具有氮空位缺陷的钻石或原子应该是原子的原子基质中的一个孔。该孔捕获了多余的电子,它们成为要纠缠的颗粒。所以团队使用了两个独立的钻石晶体在整个大学校园内被近1英里(1.6公里)。
为了纠缠电子,团队以一种方式激发了校园任一侧的电子,以至于旋转(电子的微小磁带样式)是“向上”或“向下”。然后每个激发电子发出光子,这两个光子都大致在中间大致到达梁分离器,并完全同时到达。光束分离器具有反射或传输两个光子的相等机会,从本质上讲,无法分辨光子来自哪一侧。一旦在光束分离器上检测到光子后,团队就测量了校园两侧的电子,以查看它们的旋转是否相关。果然,团队发现电子相关性足够高,可以在远处加强怪异动作的概念。
汉森说,新的结果关闭了两个漏洞,因为检测到电子的初始自旋状态有100%的时间 - 它们一直坐在钻石上。此外,这两颗钻石相距甚远,以至于两个电子在进行测量的时间内没有机会进行通信。
未完成的业务
剑桥马萨诸塞州理工学院的物理学家戴维·凯瑟(David Kaiser)说,汉森的新业绩完美地关闭了前两个漏洞,他没有参与两个新实验中的任何一项。
他说,但是,还有一个漏洞。
Kaiser说,每个人都使用某种随机数生成器来决定粒子的状态。但是,如果这些随机数不是真正的随机数字怎么办?
第三个漏洞问道:“整个实验的任何过程都没有推动,或者以某种方式偏向了要问的一系列问题?” Kaiser告诉Live Science。
因此,Kaiser和Zeilinger正在设计一个测试,他们说,这将大大收缩第三个漏洞。该团队将其随机数来自银河中心附近的发光区域类星体,这是如此遥远,以至于他们的光线已经花了110亿至120亿年才能到达地球。 Kaiser说,虽然这并没有完全消除漏洞 - 毕竟,随机数本可以在宇宙的火热诞生中操纵 - 它使其非常接近。 [超越希格斯:5个可能潜伏在宇宙中的粒子这是给出的
不过,并非所有人都认为设置实际上更接近关闭第三个漏洞。
汉森说:“无论您进行什么设置,您都无法证明在看到它们之前没有预先确定某些信号。” “在最深的基本水平上,这个漏洞不能封闭。”
汉森补充说,除此之外,星光方法还假设类星体的光线不可能被其漫长的地球旅程中的一些隐藏变量所困扰。他补充说,虽然这似乎是一个漫长的镜头,但相信另一种随机数字发电机是某种程度上的操纵,似乎同样偏执。
(11月10日,科罗拉多州博尔德国家标准技术研究所的研究人员出版了纸上的纸张杂志arxiv声称他们已经证明了所有三个漏洞都封闭的量子纠缠。但是,该论文尚未受到同行评审的约束,这是审查科学主张的标准过程,实际上它使用了类似的方法和类似的随机数生成器,与汉森的实验中使用的人相似,因此它也没有更接近消除第三个漏洞的距离。
长期申请
在这一点上,可以公平地问:为什么花所有这些资源来测试几乎所有物理学家都认为是真的的前提?
Hanson,Kaiser,Zeilinger和其他人不希望他们的无漏洞测试改变对亚原子物理学的基本理解。相反,长期应用可能与计算的未来有关。量子加密,这可能有一天成为一种完全安全的加密方法,它依赖于科学家今天所知道的对量子力学的理解。
汉森说,延长粒子纠缠的长度也可能具有凉爽的应用。
汉森说:“许多人说,这将是这段悠久历史的终结,但我对新领域的开始感到更加兴奋。”
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