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爱因斯坦错了:量子纠缠的漏洞,(几乎)都被堵上了| 果壳 科技有意思 科技陷入停滞

本文为大家介绍了 爱因斯坦错了:量子纠缠的漏洞,(几乎)都被堵上了| 果壳 科技有意思 ,还有的小伙伴在问科技陷入停滞,下面小编给大家细致的讲述一下。

(莘莘深、竹之岚

/编译)在一项里程碑式的研究中,荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的科学家报告说他们进行了一项实验,并认为该项实验证明了量子理论中最为基础的主张之一——相隔甚远的两个物体可以瞬间影响彼此的行为

该发现对经典物理学的一项基本原则——定域性原理而言,无疑又是一次重击。定域性原理认为物体仅受其周围环境的直接影响。这项研究于周三发表在《自然》(Nature)上,进一步支持了一个因被爱因斯坦拒绝而名声大噪的理论——爱因斯坦曾说,量子理论如果成立的话,那就必须得有“远距离闹鬼”(“spooky action at a distance”)。他拒绝承认宇宙的运行方式是如此奇怪、看起来如此随机。

爱因斯坦尤其嘲笑“量子纠缠”的观点:相互独立的粒子可以完全“纠缠”在一起,对其中一个粒子进行观测可以即时地影响到其它粒子,无论它们之间的距离有多远。他对量子理论引入的不确定相当恼火,并把它的后果比喻为为上帝掷骰子。

曾经纠缠的两个粒子,哪怕远隔天边也能瞬间影响彼此——这就是爱因斯坦所说的“远距离闹鬼”。

图片来源:livescience.com

人们怀疑,除了量子纠缠之外还有可能存在其他的解释,这些解释被称作“漏洞”。但是自从20世纪70年代以来,物理学家们进行的一系列精确的实验正在日渐堵上漏洞——我们越来越接受,两个从前就纠缠的粒子,即使被分隔在长如宇宙两端的距离上,也真的是能够即时地互相影响的。

这项新的实验由荷兰大学卡夫里纳米科学实验室的物理学家罗纳德·汉森(Ronald Hanson)领导,还有来自西班牙和英格兰的科学家参与。它是目前为止支持量子力学中最基础主张——存在一个亚原子奇异世界——的最强证据。在这个世界里,物质不被观测就不会成形,时间既能向前也能向后。

罗纳德·汉森(右)和同事设计实验装置。图片来源:

Frank Auperle/Delft University of Technology

研究者们将他们的实验描述为“无漏洞贝尔测试”。贝尔测试指的是物理学家约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)于1964年提出的一项实验,用于证明“远距离闹鬼”是真实的。

“从70年代末期,人们就开始进行这些实验了,但以过去的实验方法,一直需要额外假设,”汉森博士说,“现在我们可以确定远距离闹鬼确实存在了。”

科学家认为,他们现在已经排除了所有可能的“隐变量”——这些隐变量可以为长距离纠缠现象提供基于经典物理的解释。

代尔夫特理工大学的研究者们让相距1.3公里的两个电子形成粒子纠缠,然后在它们之间分享信息。物理学家用“纠缠态”这个词来指代这种粒子对——它们以特殊的方式生成,从而无法分开来独立描述。科学家们将两颗钻石分别放置在代尔夫特理工大学操场对立的两边上,中间相隔1.3公里。

每一个钻石中均包含了一个微小的单电子捕捉器。电子有着被称为“自旋”的电磁特性;接下来研究者用微波脉冲和激光让电子纠缠,并测量电子们的“自旋”。操场两端的探测器之间的距离,确保了在测量所需的时间内,信息不能靠传统的方法发生交换。

实验装置的一部分;相隔1.3公里的粒子相互纠缠,交换信息。图片来源:Frank Auperle/Delft University of Technology

“我觉得这是个漂亮又巧妙的实验,有助于推进整个领域的发展,”来自麻省理工学院的大卫·凯瑟尔(David Kaiser)评论道,他没有参与到该项实验中。包括凯瑟尔博士在内的另一组物理学家正着手准备明年的一项更加雄心壮志的实验,这项实验将测量宇宙边缘捕捉到的光线。不过,他不认为荷兰人的实验解决了所有的疑点。

这项实验发生在一个匪夷所思的奇特世界。根据量子力学,量子在它们被通过某种手段测量或者观察到之前,都不会拥有严格的属性。测量之前,它们可以同时存在于两个或者多个地点。然而,一旦被测量,它们会落入更经典的现实世界,只能存在于一个地点。

除了直接的实验结果,物理学家们还注意到,这一实验意味着我们对微观世界有了更进一步的认识,此前,这个领域基本上只是理论的地盘。量子力学已经对现代科技和工业带来了巨大影响,举例来说,它是当代计算机和镭射装置的基础。

“我认为这项实验有趣的地方在于,它让我们学习如何操控量子系统,现在的实验在我开始学习物理学时,是根本不可能实现的。”来自斯坦福大学的物理学家莱纳德·苏斯凯德(Leonard Susskind)说,“之前最多只是"思想实验’的事情成为可能,然后变成常规。这非常令人振奋。”

的确,实验不仅仅是在为奇异的量子理论背书,而且还朝着“量子互联网”这一实际应用更近了一步。眼下,强大的计算机对基于大数分解和其他类似方法的加密技术提出了挑战,在这样的计算机面前,互联网和电子商务基础设施的安全正受到威胁。

汉森博士这样的研究者设想的量子通信网络,是由一连串环绕全球、相互纠缠的粒子组成的。这样的网络能让人们安全地共享密钥,并且可以确凿无疑地发现窃听企图。

量子计算机的出现让现有的加密算法岌岌可危;解决方案会是量子网络吗?来源:http://dialogues.qilabs.net/

证明就此完成?还言之过早

但对于一些物理学家来说,尽管新实验声称“没有漏洞”,

这一点还并不确定。

“这项实验漂亮地解决了三大漏洞中的两个,但三分之二并不是全部。”凯瑟尔博士说,“我从骨子里相信量子理论是对宇宙的正确解释。但老实说,要宣布证明就此完成,我们还没达到那个程度。”

他认为,实验的一个潜在缺陷在于,研究人员用来增加测量随机性的电子系统事实上可能仍然是被预先决定的,决定的方式或许微妙而难以觉察,这意味着实验结果也可能还是像爱因斯坦所相信的那样,是提前决定的。

为了克服这个缺陷,从而解决他们心中的“最终漏洞”,在美国国家自然科学基金会的支持下,凯瑟尔博士正和同样来自麻省理工的阿兰·H·古斯(Alan H. Guth)一道,领导一群物理学家设计新的实验,以实现更好地确保测量探测器的完全独立性。为了达到这一点,他们将在明年收集来自星系另一侧遥远物体的光线,并且在此基础上更进一步,2017和2018年收集来自宇宙边缘类星物体的光线。(编辑:Ent)

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爱因斯坦的最大错误其实有争议 在Steven Weinberg题目为'爱因斯坦的错误'的文章中,Steven Weinberg把爱因斯坦引进宇宙学常数列为第一个错误.爱因斯坦自己也曾经公开承认,在宇宙学研究中引进宇宙学常数是他一生中所犯的最大错误,我认为情况并非如此.关键是如何理解宇宙学常数的物理意义.参考http://wenku.baidu.com/view/5f5dd668a45177232f60a27d.html

因为黑洞的尺寸往往很小,小到量子性不能忽略,所以肯定有一些违背广义相对论的现象发生,黑洞蒸发现象据说已经得到证明,这只能说明广义相对论在极限情况下不满足而已,还说明了量子力学和相对论之间的调和还是很艰难的

相对论中:信息(因果关系)传递的速度,不能超过光速(更准确的说是“那个在不. 只要没有超过此速度,依然不能推倒相对论.)量子纠缠是指一种超过光速的远程相.