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      量子科技:物質遠隔萬里卻相互作用

      在一個具有里程碑意義的研究中,荷蘭代爾夫特理工大學的科學家報道,他們的實驗據說可以證明量子力學最根本的理論之一:遠隔很遠距離的物體可以瞬間互相作用。

      這一發現是對古典物理稱為“定域性定律”(locality)的基本原則又一打擊。其定律指出,一個物體只能被它周圍的環境直接影響。代爾夫特大學的研 究,周三在《自然》雜志上公布,進一步證實了一個愛因斯坦曾經公開拒絕的想法。他說,量子論必須承認“幽靈般的遠程效應”,他也拒絕接受“宇宙可以表現得 如此奇怪,如此明顯地隨機”這一概念。

      互相分離的粒子可以被完全“糾纏”,其結果是,無論兩個粒子之間的距離是多少,測量一個粒子幾乎同時會影響到另一個。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,他認為量子理論具有上帝玩骰子的暗示。

      但自20世紀70年代起,物理學家一系列精確的實驗正在不斷地消除疑慮– 一些被稱為漏洞的另類解釋- 即使相隔整個宇宙,兩個已經糾纏的粒子可以立刻互動。

      由荷蘭大學的科維理納米科學研究所,物理學家羅納德·漢森領導,以及來自西班牙和英國的科學家加盟進行的新實驗為量子力學以下理論提供了最有力的證明:由 亞原子粒子纖維構成的奇怪世界的確存在,其中的物質在沒有被觀察之前,不具有任何形式,并且,時間不但向前行進也向后行進。

      物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾1964年首先設計一個實驗作為證明“‘幽靈般的遠程效應’真實存在”的一種方法,因此,研究人員把他們的實驗稱為“沒有漏洞的貝爾測試”。

      “自上世紀70年代,這些測試就已經完成,但總是需要額外的假設,”漢森博士說!艾F在我們已經證實了幽靈般的遠程效應的確存在!

      根據這些科學家的論斷,他們現在已經排除了所有可能的所謂隱變量,那些根據經典物理定律,可能解釋遠距離糾纏的隱變量。

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

      每塊兒鉆石含有一個可以俘獲單個電子的微小空間,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”。

      校園的兩側設有探測器,兩個電子之間的距離確保做測量的同時,信息無法以傳統的方式交換。

      “我想這是一個設計完美,巧妙的實驗,將有助于推進整個領域,”麻省理工學院物理學家大衛·凱澤說,他沒有參與這項研究。然而,凱澤博士,和另一組物理學 家正準備明年進行一個更加雄心勃勃的實驗,不久將截取和測量宇宙最邊緣的光。他還說,他認為荷蘭實驗并沒有解答所有的疑問。

      測試發生在一個令人費解的和獨特的領域。根據量子力學,直到粒子被測量或以某種方式觀察到它們的時候才具有可以驗證的屬性。直到這時,它們可以同時出現在兩個或更多的地方。但是,一旦測得,它們塌陷成一個更經典的現實,只有一個位置。

      事實上,這個實驗不僅僅證實了量子力學反常識的理論,也是朝著所謂的“量子互聯網”的實際應用前進了一步。目前,面對功率強大的計算機建構在大數因子分解能力基礎上的加密技術和另一些有關策略所具有挑戰性,互聯網的安全性和電子商務的基礎設施很令人頭疼。

      像漢森一樣的研究人員設想一個由鏈狀糾纏粒子環繞整個地球而形成的量子通信網絡。這種網絡能夠安全地共享加密密碼,并且絕對能夠監測到竊聽的企圖。

      對于一些物理學家,盡管新的實驗聲稱“無漏洞”,事情還沒有完全結束。

      “這項實驗已經很漂亮地堵住了三大漏洞中的兩個,但三分之二是不是三分之三,”凱澤說!拔沂窒嘈,量子力學是大自然的正確描述。但是,坦率地說,我們還不到使用最強烈的語氣說話的地步。

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