量子糾纏！量子的奇異性在數十億年的實驗中得到了加強

如果量子糾纏的「幽靈」性質完全錯了，我們又錯過了什麼呢?

一項使用78億年前產生的光子波長的新實驗使得這種可能性比以往任何時候都要小。如果對這一現象有一個經典的物理解釋，那麼它就隱藏得非常好。

麻省理工學院的物理學家們已經突破了他們去年進行的一項實驗的限制，這項實驗使用了來自附近恆星的光。這一次，他們使用了來自更遠地方的光子，這些光子在我們的太陽燃燒之前就開始了他們的旅程。

糾纏是奇怪的。毫無疑問。這太奇怪了，像愛因斯坦這樣聰明的人不能接受它的表面價值，導致他們認為它是「幽靈」。一定有別的事情在起作用。

誰能怪他們呢？這種現象依賴於一個令人難以置信的想法——粒子在與測量它們的儀器相互作用之前，不會有明確的屬性。

動量，旋轉，位置，這些只有在我們足夠仔細地觀察粒子時才有意義。在那之前，它們不是「真實的」，至少在日常生活中不是。

那麼，如果兩個粒子以某種方式糾纏在一起，比如它們在一起形成的時候，會怎樣呢?愛因斯坦認為，你可以測量一個粒子，並立即知道另一個粒子的「真實」。

這個答案至今仍令我們震驚。當一個被測量的時候，另一個——無論它在宇宙的什麼地方——從一個模糊的可能性變成了一個固定的測量。

這就好像你買了一雙鞋，但它們不是真的，直到你回家打開鞋盒。注意到你只剩下了左邊的那個，你留下的那個會自發地從「可能是右或左」變成「絕對是右」。

20世紀60年代，愛爾蘭物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾(John Stewart Bell)提出了一套證明，證明量子力學要麼是錯的(這是不可能的)，要麼是正確的。事實上，在這種奇怪的現象背後並沒有什麼隱藏的定律。

貝爾定理仍然留下了一些可能的解釋，包括我們在量子力學上犯錯的可能性很小。但物理學家們正在慢慢地一個一個地排除它們。

一個持久的選擇是「自由選擇」漏洞。也許當我們決定在一個粒子中測量什麼時，會有一些連鎖效應產生粒子屬性之間的關聯的錯覺?

如果你坐在鞋店裡，抬起你的左腳，櫃檯後面的宇宙店主可能會注意到，他會在你拿著右腳的同時，給你拿一隻左腳的鞋子。這當然是一個騙局，但它仍然是經典物理，這意味著宇宙將在熟悉的光速信息服務的指導下運行，而不是更奇怪的東西。

創建一對光子，然後在實驗室中精確地決定測量什麼，為經典物理(就像店主一樣)留下了足夠的空間，以創造一種神秘的關聯的錯覺。

但是，在測量選擇和實際測量過程之間留出一定的距離，將使這些選擇更難受到非幽靈效應的限制。

去年，當麻省理工學院的研究小組利用附近一顆恆星發出的光作為宇宙硬幣的拋擲來決定在糾纏實驗中測量什麼時，距離是6個世紀。

這次研究小組將目光轉向了一對類星體——遙遠星系的高能核心。其中一顆發出的光是122億年前發出的。大約78億年前，另一顆恆星發出的光確定了方向。

一對望遠鏡觀察了每一個光子的顏色，並用它們來決定如何測量一對光子的極化，這對光子在單獨的實驗室中糾纏在一起。

在兩次試驗中，研究小組發現了30000對光子之間的相關性，這遠遠超出了貝爾所計算的選擇自由解釋的必要條件。

拋硬幣和測量之間巨大的時間和空間差距使得一些幕後的謊言幾乎沒有機會影響實驗的測量條件。

有多大?現在仍然存在經典解釋的可能性是1000億分之一。

研究報告的合著者艾倫·古斯說:「如果有什麼陰謀通過一種真正經典的機制來模擬量子力學，那麼這個機制至少要在78億年前就開始運作了——以某種方式確切地知道何時、何地以及如何進行這個實驗。」

這項研究發表在《物理評論快報》上。

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