英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的物理學(xué)家通過(guò)一套復(fù)雜的相機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行每秒 40000 幀的拍攝，整理后得到了首張量子糾纏的圖片。該成果近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
論文第一作者、格拉斯哥大學(xué)校物理與天文學(xué)院 Paul-Antoine Moreau 博士說(shuō)：“這張圖像是對(duì)自然基本屬性的優(yōu)雅展示，量子糾纏第一次以圖像的形式被看到。”
量子是構(gòu)成物體中最基本的粒子，電磁波、光都是由量子構(gòu)成的，比如光子、電子等都是典型量子。量子糾纏是量子力學(xué)領(lǐng)域的基本現(xiàn)象和主要支柱。愛(ài)因斯坦曾稱(chēng)其為“幽靈般的超距作用”。
在量子力學(xué)領(lǐng)域里，兩個(gè)相互作用的粒子會(huì)以一種極其特殊方式“糾纏”在一起，形成一種糾纏系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)里，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，兩個(gè)粒子都會(huì)“瞬間”共享它們的物理狀態(tài)。
例如，你觀測(cè)一對(duì)處于糾纏態(tài)的粒子，當(dāng)其中一個(gè)粒子自旋向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，就能知道另一個(gè)粒子是自旋向下運(yùn)動(dòng)的；并且當(dāng)一個(gè)粒子的屬性改變時(shí)，另一個(gè)粒子會(huì)立即變成相反的屬性。這樣就能通過(guò)量子糾纏傳遞信息了，而且是即時(shí)性的傳遞。
這張?zhí)厥獾恼掌雌饋?lái)可能平平無(wú)奇，就是兩團(tuán)模糊的灰色塊，但其顯示了兩個(gè)光子之間的糾纏。
在最新研究中，格拉斯哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)朝著在液晶材料上顯示的“非傳統(tǒng)物質(zhì)”發(fā)射了源于一個(gè)量子光源的一束糾纏光子，這些液晶材料會(huì)在光子通過(guò)時(shí)改變光子的相位。
他們使用了一臺(tái)超靈敏的相機(jī)，能夠檢測(cè)單個(gè)光子。在檢測(cè)到糾纏的“孿生光子”同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，相機(jī)拍攝了圖像，首次為光子糾纏留下了珍貴的影像，得到的圖像始終顯示兩個(gè)光子似乎相互反射并形成了一個(gè)指環(huán)形狀。
此前，量子糾纏已實(shí)際應(yīng)用于量子計(jì)算和密碼學(xué)等領(lǐng)域，但它從未被用圖像捕獲過(guò)，此次研究的成果將推動(dòng)量子計(jì)算新興領(lǐng)域的發(fā)展。
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