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维也纳大学:量子物理或可“操纵”过去事件
作者:张巍巍 | 2012/4/24 16:24:01 | 浏览:3510 | 评论:3

  据物理学家组织网报道,维也纳大学量子光学和量子信息学院以及维也纳量子科学与技术中心的研究人员首次在实验中证明,有关两个粒子是否处于纠缠或分离的量子状态,或可由这些粒子被测量后和不再存在时来决定,从而实现对过去事件的模拟、操纵。相关研究结果将发表在最新一期的《自然—物理学》杂志上。

  作为奥地利理论物理学家和量子力学的奠基人之一,埃尔温·薛定谔曾表示纠缠是量子力学的特殊性质,其也是新兴的量子密码学和量子计算等量子信息技术的关键资源。

  纠缠的粒子所表现出的相关性,比经典物理学定律所允许的更强大也更复杂。如果两个粒子处于纠缠的量子态,它们就能完全地定义共同属性,并以损失自己的个体特性为代价。这就像两个原本没有方向的骰子,在处于纠缠态时,它们将随机显示出同样的朝向;相反,如果它们处于分离的量子态时,其中每一个都将显示出自己明确的朝向,因为每个粒子都有自己的特性。通常,我们会认为无论骰子是否纠缠,量子态的性质至少应是现实的客观事实,物理学家安东·塞林格教授所带领的研究团队现在却可在实验中证明,情况并非一直如此。

  他们实现了名为“延迟选择纠缠交换”的“思想实验”,这项实验由亚瑟·佩雷斯于2000年提出。在实验中,两对纠缠的光子可被生成,每对中的一个光子将被发送至“维克多”一方。剩下的两个光子,一个被发送至“爱丽丝”处,一个被发送至“鲍勃”处。“维克多”现在能在两种测量中选择,如果他决定以被迫的纠缠态方式测量自己的两个光子,随后“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将变为纠缠态;如果“维克多”选择单独测量自己的每一个粒子,“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将以分离态收尾。

  而现在的量子光学技术能支持研究团队推迟“维克多”的选择和测量,并以“爱丽丝”和“鲍勃”对于自身光子的行为作为参考。此次研究的主要作者马晓松(音译)解释说,借助高速的可调谐双态分析器和量子随机数生成器,无论“爱丽丝”和“鲍勃”的光子是否处于纠缠态并显示出量子关联,或是处于分离态并显示出传统关联,都可以在它们被测量后再做出决定。

  根据爱因斯坦的名言,量子纠缠效应将呈现出“鬼魅似的远距作用”。而这一实验又向前迈进了一步,依照传统的观念,量子力学甚至可模拟对过去事件的未来影响,实现量子对于过去的“操纵”。

总编辑圈点:

  和我们熟悉的宏观世界相比,无论是那只著名的薛定谔猫,还是两个相距遥远却存在“心灵感应”的粒子,量子世界的种种现象(假设)总是容易颠覆一些人们既定的认识。本文的研究看似很复杂,但说不定反而更容易让人理解——特别是对于那些福尔摩斯和波洛的拥趸,以及穿越剧的粉丝们。不过,相较而言,量子纠缠对过去事件的再现应该更加类似于神探对犯罪现场的精准还原,而远没有穿越剧的编剧、导演肆意派一位现代人改变历史那般厉害。

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