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第三方登录：实验证明量子纠缠现象的确存在
实验证明量子纠缠现象的确存在
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&最近，一个荷兰研究小组设计的一项实验证明，被爱因斯坦称作“鬼魅般超距作用”的量子纠缠效应是真实存在的　　最近，一个荷兰研究小组设计的一项实验证明，被爱因斯坦称作“鬼魅般超距作用”的量子纠缠效应是真实存在的
量子纠缠效应描述的是一个亚原子粒子的状态改变会如何在瞬间对另外一个亚原子粒子的状态产生影响，这种影响是瞬间发生的，不论这两个粒子之间相距有多么遥远，即便位于宇宙的两端也是一样。这就违背了爱因斯坦所认定的，即信息的传递速度不得超越光速的理论，因而爱因斯坦认定这种现象是不可能发生的　　量子纠缠效应描述的是一个亚原子粒子的状态改变会如何在瞬间对另外一个亚原子粒子的状态产生影响，这种影响是瞬间发生的，不论这两个粒子之间相距有多么遥远，即便位于宇宙的两端也是一样。这就违背了爱因斯坦所认定的，即信息的传递速度不得超越光速的理论，因而爱因斯坦认定这种现象是不可能发生的
　　新浪科技讯
北京时间10月26日消息，将近一个世纪以来，科学家们一直在试图弄清量子纠缠效应背后的机制，因为这一现象似乎是与现有物理理论不相容的。
　　简单而言，这种现象是说两个亚原子粒子相互之间可以具有某种神秘的“联系”，这种联系不受时间和空间的限制。最近，一个研究小组开展的一项实验决定性的证明了，当年曾被爱因斯坦嘲讽为“幽灵般的超距作用”的现象的确是真实存在的。
　　量子纠缠效应描述了一个亚原子粒子的状态可以立即对另外一颗亚原子粒子的状态产生影响的现象，不论这两颗粒子之间相距有多么遥远。这样明显“反常”的现象惹恼了爱因斯坦，因为在他看来，在空间中两点之间以超越光速的速度传递信息显然是不可能的。
　　1964年，物理学家约翰·斯图尔特·贝尔(John
Bell)设计了一项实验，旨在排除那些隐变量，从而能够为这种“超距作用”找到一种不那么诡异的解释。然而在所有的贝尔实验中几乎都含有漏洞，批评者们认为这些漏洞会让他此后的整个证明都出现差错。
　　而在最近，英国《自然》杂志刊发了一篇论文，在这篇最新论文中，一个研究小组宣布当年贝尔实验中的两个最重要的漏洞已经得到了修补。一个荷兰研究组将一组纠缠电子对分别囚禁于代尔夫特大学校园两端(相距1.3公里)的两个势阱中，通过精密的实验设计，研究组确保这两个粒子之间没有机会建立起“秘密”的联系。
　　电子拥有一项磁场属性，即所谓“自旋”，其指向可能朝上或是朝下。在进行直接观测之前，是完全没有办法知道这两个粒子当前是处于哪一种状态的。事实上，由于量子理论的怪异本质，这两个粒子实际上应当说正处于这两种状态的“叠加态”。这也就是说，只有当观测行为发生时你才能确定其现实状态究竟为何，这就有点像是一枚旋转翻滚的硬币，只有在被抓住停下时，你才能知道它究竟那一面朝上。
　　这项研究的第一作者伦纳德·汉森(Ronald
Hanson)教授表示：“当两个电子之间形成纠缠时，事情就会变得非常有意思。它们的状态应当是同时处于朝上或朝下的叠加态，但在被观测时，则总是表现为一个朝上，另一个朝下的状态。这两者之间建立了某种完美的关联性，当你观测其中一个粒子，那么此时另外一个粒子就会自动变成与其相反的状态。这样的关联变化是瞬间发生的，即便另外一个粒子远在星系的另一端也是一样。”而其他粒子性质上也同样具有类似的纠缠关联性。
　　贝尔实验所测量的是纠缠粒子对两个成员的各自属性，具体测量方式则取决于不同的“问题”，根据不同的问题，对不同的粒子性质进行测量。
　　这项新测试利用多个纠缠电子对，并确保所有纠缠电子对都接受测量，以便研究组消除检测漏洞。除此之外，两台探测器之间1.3公里的距离也已经足够长，在进行观测所需的时间内，光子将无法及时在两个粒子之间传递信息，以此消除定域性漏洞。
　　纳米技术专家，伦敦大学学院的约翰·莫顿(John
Morton)教授表示：“这是令人兴奋的，尽管科学家们对于的确存在着被爱因斯坦称作‘鬼魅般超距作用’的量子物理现象仍然感到有些难以接受。”这样一件事仍然是极为反直觉的，它对我们的哲学思想提出了重大的挑战。
　　莫顿指出：“此前进行的贝尔实验在设计上都存在着这样或那样的漏洞和缺陷，因此人们可以就此否定其实验所得结果的可信性，从而拒绝接受这种‘鬼魅般’作用真实存在的想法。然而此番由汉森教授以及合作者们完成的实验则修补了此前的实验设计中几项最为重要的漏洞。”他说：“其次，开展这样的实验需要克服一些重大现实挑战，本次实验的成功标志着一个里程碑，它显示了人类在长距离范围内实现对光与物质在最深层面上操控的能力。”
　　英国伯明翰大学教授凯·伯恩斯(Kai
Bongs)表示：“这一实验是对经典实验与量子现象之间显著差异性的完美展示，它支持我们的这样一种预期，即量子技术的发展将赋予我们前所未有的能力，去创造更美好的未来。”
　　这项实验也具有潜在的巨大实用价值，展示了利用量子纠缠技术实现绝对安全加密通讯技术的可行性。(晨风)
新浪科技讯
北京时间11月17日消息，据国外媒体报道，人们近日又一次证明，爱因斯坦至少在一件事上犯了错误。最近开展的一项实验显示，“幽灵般的超距作用”的确存在，并为其提供了具有说服力的证据。
　　爱因斯坦用这一概念描述量子力学，即组成物质和光的最小粒子具有的一系列奇特表现。更具体来说，他指代的是量子纠缠——这一概念认为，在量子力学中，一对亚原子粒子可以以一种看不见的形式，跨越时空，相互联结在一起。
　　这一理念让爱因斯坦深感冒犯，因为他认为，信息在空间中的两点之间的传递速度是不可能超过光速的。1964年，科学家约翰·斯图尔特·贝尔（John
Bell）设计了一次实验，希望能够排除可以用来解释“超距作用”的隐变量。但在所有的“贝尔实验”中，都仍然存在漏洞，因此批评家认为，这些实验无法证明量子纠缠是实际存在的。
　　然而，在近期发表在期刊《Physical Review
Letters》上的一篇论文中，研究人员给出了迄今为止最可靠的证据，证明量子纠缠的确存在。美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员们制造了数对两两相同的光子，并将它们分别送往不同的地方进行观测。该研究团队成功堵住了此前贝尔实验中的三大“漏洞”，最终取得了卓越的实验成果。
　　“你无法证明量子力学的正确性，但定域性和我们的实验结果确实是互相矛盾的，”NIST的克里斯特·沙尔姆（Krister
Shalm）说道，“我们的实验结果和量子力学方面的预测一致，都证明了互相缠结的粒子间的确存在着‘幽灵般的超距作用’。”
　　与NIST的论文同时提交给该期刊的，还有由维也纳大学提交的一篇论文。后者使用了类似的高效率单光子探测器，得到了相同的实验结果。不过，NIST的研究人员认为，自己的研究结果比此前由荷兰代尔夫特理工大学（Delft
University of
Technology）发表的研究结果更具说服力。在NIST的研究中，光子源和两台探测器被分别放置在三个房间里，这些房间位于同一座实验室大楼的同一层上，彼此之间相隔很远。两台探测器之间隔了184米，与光子源各隔了126和132米。
　　光子源以正常方式产生光子，即用一道激光束击中一种特殊的晶体，从而激发出成对的光子流。这一过程可以产生成对的、相互纠缠的光子，每对光子中，其中一个的偏振方向与另一个具有一定的联系（偏振方向指的是光子的特定方向，如垂直或水平）。每对光子被各自分开，然后由光缆发往远处的两台探测器。在光子的传输过程中，一台随机数产生器会随机从两种偏振状态中选出一种，对两台探测器分别进行配置。如果到达探测器的光子满足该探测器的设置，它就会有90%的几率被探测到。
　　在情况最好的一次实验中，两台探测器在30分钟内，同时检测到成对光子的次数共计6378次。而在其它实验中，如在只有一台探测器工作的情况下，在总共12127次相关事件中，探测器只检测出了5749次。
　　研究人员通过计算得出，如果局域性理论成立，能得到这一实验结果的可能性只有1.7亿分之一。因此可以认为，NIST的实验成功堵上了贝尔实验的三大漏洞。由于NIST使用的单光子探测器，该实验的效率很高，可以保证受到探测的光子和测量结果能够代表实际的整体情况。实验中使用的探测器由超导纳米导线制成，效率高达90%，整个系统的效率约75%。
　　目前还没有比光速更快的通讯。这两台探测器之间所隔距离需要光速运行几百纳秒时间，但最终测量结果比光速通讯还快了40纳秒，说明超光速通讯是可能存在的。由于探测器配置是由处于光子源之外的随机数产生器进行的，因此该实验杜绝了人为操纵的可能性。
　　小知识：量子纠缠
　　在量子物理中，相互纠缠的量子之间存在一定的联系，即使距离隔得很远，也能影响彼此的行为。这意味着，如果你测量出，一对光子中的其中一个的自旋方向为“上”，那么过了一瞬间之后，另一个的自旋方向将是“下”。即使两个光子分处世界的两端，也会出现这一现象。这一理论被爱因斯坦成为“幽灵般的超距作用”。他并不喜欢这一理论，因为该理论认为信息传播的速度可以超过光速。(叶子)
标签: 光子探测器幽灵偏振光速
科学家们近日在量子通讯的奇异领域内实现了一项新的世界纪录——美国国家标准与技术研究所的研究人员成功地将一束光在光纤中“瞬间传送”了大约100公里的距离
　　新浪科技讯
北京时间9月25日消息，据英国《每日邮报》网站报道，科学家们近日在量子通讯的奇异领域内实现了一项新的世界纪录。
　　在一项听上去几乎像是《星际迷航》中场景的实验中，研究人员成功地将一束光在光纤中“瞬间传送”了大约100公里的距离。这项技术未来可能会在密码学领域拥有应用前景，后者的主要目的便是实现对信息的安全传输，其中也包括地球与飞船之间的信息传输。
　　“量子瞬间传送”技术依赖的基础是一种被称作“量子纠缠”的现象。这是发生在两个原子之间的相关性——即便相隔天涯，其中一个原子的变化也会瞬间影响到与其成对的另外一个原子。其中最令人惊奇的一点就是，这样的两个粒子之间存在的这种相互联系似乎是不受光速限制的，瞬间发生的，也难怪爱因斯坦曾经将这种现象称为“鬼魅般的超距作用”。
“量子瞬间传送”技术依赖的基础是一种被称作“量子纠缠”的现象。这是发生在两个原子之间的相关性——即便相隔天涯，其中一个原子的变化也会瞬间影响到与其成对的另外一个原子　　“量子瞬间传送”技术依赖的基础是一种被称作“量子纠缠”的现象。这是发生在两个原子之间的相关性——即便相隔天涯，其中一个原子的变化也会瞬间影响到与其成对的另外一个原子
　　此前的研究中已经展示了在房间距离内的原子“瞬间传送”，另外科学家们也已经在奥地利实现了跨越多瑙河两岸的光子瞬间传送实验。在2014年，瑞士日内瓦大学的物理学家们实现了25公里距离上的量子瞬间传输。而最新这项由美国国家标准与技术研究所(NIST)完成的实验则将这一距离记录一下子拓展了4倍。
　　相关研究论文合著者，美国国家标准与技术研究所的量子光学专家马丁·史蒂文斯(Martin
Stevens)表示：“令人兴奋的是我们现在可以在这样的长距离上实现量子瞬间传送。”这项成就是采用硅化钼超导材料制成的先进单光子探测器下取得的。史蒂文斯表示：“如果没有这些新型设备，我们根本不可能开展这样的实验，这些设备让我们得以测量极其微弱的信号。”
　　这样的技术不管是在量子通讯还是量子计算领域都将具有良好应用前景，因其可提供一些具有吸引力的前景，如无法破解的加密技术或是先进的密码破解技术。
人体的瞬间传送是科幻电影《星际迷航》中的场景(如图)。批评者们认为人体内含有太多的原子，因此难以转化为物理数据并能够再次异地复原。而你如果想要传输一个活生生的生命，那就还得使它在传输目的地继续存活下去　　人体的瞬间传送是科幻电影《星际迷航》中的场景(如图)。批评者们认为人体内含有太多的原子，因此难以转化为物理数据并能够再次异地复原。而你如果想要传输一个活生生的生命，那就还得使它在传输目的地继续存活下去
　　研究组强调，他们的这项研究相比《星际迷航》中所展示的那种“瞬间传送”技术是完全不同的两个概念。在《星际迷航》电影中，人们可以将物体转化为信号进行传输，而在位于另一处的接收端再次将信号转换回物体，从而实现物体的瞬间传送。
　　但就在本月早些时候，一名著名理论物理学家表示此次这类技术的突破将会为未来出现真正类似星际迷航中那样的“瞬间传物”场景铺平道路。
对于这项技术进展，美国纽约大学教授，著名的美籍日裔物理学家加来道雄评价道，未来实现将人体“瞬移”所需要的技术突破已经达成了。他相信“瞬间传送”技术在本世纪末就将出现　　对于这项技术进展，美国纽约大学教授，著名的美籍日裔物理学家加来道雄评价道，未来实现将人体“瞬移”所需要的技术突破已经达成了。他相信“瞬间传送”技术在本世纪末就将出现
　　对于这项技术进展，美国纽约大学教授，著名的美籍日裔物理学家加来道雄评价道，未来实现将人体“瞬移”所需要的技术突破已经达成了。他相信“瞬间传送”技术在本世纪末就将出现，而能够将我们在宇宙中“自由发送”的瞬移技术的出现也将只不过是一个时间问题。
　　加来道雄说：“你知道在过去说‘把我传送过去’这句话是什么意思吗？那是嘲笑人的。在过去，如果有人谈论瞬间传送的话题就会遭到嘲笑，但现在我们不再嘲笑这样的话题了。量子瞬间传输技术已经出现，而我认为在10年内我们就将能实现首次对一个分子的瞬间传送。”
　　他指出，作为人类，我们已经实现了在原子层面上对瞬间传送的操作。而一旦人类掌握了对分子的瞬间传送，那么下一步就将是实现月球基地与地球之间的光子瞬间传送，而如果这一实验同样获得成功，那么再接下去人类就会开始尝试一些更大的物体，比如说动物，最后就会轮到人体本身。
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量子纠缠已被证明确实存在，爱因斯坦或犯大错
爱因斯坦是公认的天才，但天才也有可能犯错。近期，来自格里菲斯大学的霍华德•威丝曼（ Howard Wiseman ）教授和东京大学进行合作，通过一系列研究得出结论证明爱因斯坦关于“量子纠缠”现象理论可能是错误的。量子纠缠是指在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和“影响”对方的状态。尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，他但却不愿意接受它，并公开斥之为“幽灵般的超距作用（ spooky action at a distance ）” 。
“量子纠缠”理论认为，粒子相隔几个光年仍然能相互影响，但爱因斯坦坚决反对这一说法。早期就有多名科学家对爱因斯坦提出质疑并进行了相关研究，已获得初步成果。霍华德教授团队的研究成果再一次成功实现了两个量子信息的传递，他们之间不需要任何载体就可以实现量子信息的瞬间转移，这基本上验证了量子信息可以实现超距作用的理论。
早在2013年，中国科技大学潘建伟教授主持的量子隐形传态研究项目就得出初步研究结果：量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。在量子纠缠的帮助下，带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制，因此就相当于科幻小说中描写的“超时空传输”，量子在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。
这显然不是关于薛定谔的猫的问题，交缠态的现象最早提出与理论被确立是不同概念，搞量子通信有效果也只是近年的事。量子纠缠必须跟爱因斯坦有很大的关系，交缠本来是爱因斯坦与波尔的争辩使得其在物理学界中处于令人关注的位置，尽管他对此时质疑态度。同时爱因斯坦在量子领域依然有很重要的贡献。
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随时随地聊科研美科学家发现量子纠缠幽灵与宇宙虫洞有关
[导读]美科学家提出新的观点认为量子纠缠与宇宙虫洞之间存在关联，如果这个假设发展成理论，那么可以将量子力学和广义相对论统一起来。
如果这个发现可以演化出理论，那么就可以连接量子力学和广义相对论，但是科学家又提出了另一种观点，量子力学体系下是否仅仅存在三维空间，在普朗克尺度上的时空定义显然是多维的，加上时间维后还有第五维度，这或许是通过大统一理论的一条捷径讯（罗辑/编译）据国外媒体报道，美伊利诺伊州阿贡国家实验室与加利福尼亚州圣迭戈超级计算机中心联合对宇宙时空进行了研究，发现理论上存在连接遥远宇宙中两个时空的渠道，这可能与量子纠缠有关，在量子力学的框架下，两个粒子不论距离的远近都会形成一定的相互影响，从宏观上看，量子纠缠现象非常奇怪，这个发现有助于科学家使用微观尺度的量子力学来研究宇宙的大尺度问题。长期以来，科学家一直试图开发一种大统一理论来描述宇宙中全部事件，但是到目前为止依然没有有效的发现成果。目前研究人员有两种不同的理论来研究宇宙，这就是量子力学和广义相对论，两个理论可以分别解释微观的小尺度和宏观的大尺度宇宙时空，但是两种理论无法统一。对于虫洞理论，爱因斯坦广义相对论预言了一种时空通道的存在，即爱因斯坦-罗森桥，这是目前连接两个时空的快速通道理论，有趣的是，量子力学也有类似的现象，可以在两个遥远的粒子间建立“联系”，这就是量子纠缠，宏观状态的爱因斯坦-罗森桥机制与量子纠缠有何关系呢，科学家现在一直在寻找这个答案。理论物理学家克里斯坦·詹森认为从目前看量子纠缠是个“事实”，即便两个相距数光年的粒子也会出现“心灵感应”，爱因斯坦也曾经认为这个现象是看不见的远距离“幽灵行为”，科学家通过无数次的实验证明了量子纠缠是真实的，因此也试图将该技术发展成未来的量子加密技术和量子计算机。斯坦福大学理论物理学家胡安·马丁等也发现了虫洞与量子纠缠之间的联系，两个发生“纠缠”的黑洞可以通过多种方式形成，这样处于遥远时空的两个事件就可以联系到一起，也就是说此类黑洞由处于纠缠态的粒子构成。想看更多精彩新闻，用微信“扫一扫”下方的二维码。
[责任编辑：quarkqiao]
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