'中國物理學家用太陽光和地球上產生的光在實驗室中建立量子糾纏'

地球物理技術數學設計科技領航人 2019-08-20

在一個經典的物理實驗中，科學家們在太陽光和地球上產生的光之間建立了量子糾纏。

中國、美國、德國和英國的研究人員想知道，任何兩個稱為光子的光粒子，能否顯示出受量子力學規則支配的怪異相互作用，即使它們來自遙遠的太空。實驗主要是好奇驅動的，但它表明，在未來，研究人員也許能夠利用太陽作為量子力學相關研究的光源。

就基礎科學而言，"這很酷"，研究作者、中國科技大學的陸超陽在一封電子郵件中告訴小編，”這讓許多研究人員[說]'哇'。“

在一個經典的物理實驗中，科學家們在太陽光和地球上產生的光之間建立了量子糾纏。

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量子糾纏

量子力學是科學家用來理解最小粒子（如電子和光子）的工具包。它說，粒子的屬性，就像它們的能量一樣，只能從列表中呈現出不同的值。當您不觀察粒子時，它們可能會疊加這些值，這意味著同時有多個值，但是它們在測量時會摺疊成一個值。多個粒子可以糾纏，這意味著當您測量這些粒子時，這些值的關聯性比它們單獨的概率更大。它們也會相互干擾，這意味著量子力學的數學使得某些值的組合比其他的更為可能。

在一個經典的物理實驗中，科學家們在太陽光和地球上產生的光之間建立了量子糾纏。

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量子糾纏

研究人員進行的這個實驗是30年前設計的一個實驗，用以顯示地球上光子之間的量子效應，這個實驗是基於一種叫做洪-歐-曼德爾效應的實驗。在實驗中，光子從兩側進入分束器。分束器將導致光子反彈或通過。當兩個光束從任意一側進入分束器時，可能的結果是：兩個光子在它們進入的同一側反彈出；兩個光子在它們進入的相反一側穿過和流出；或者一個光子反彈出，另一個光子通過但是，在這種情況下，兩個光子將在同一側。

但是，根據量子力學的規則，無法區分相同的光子。因此，如果相同的光子在兩側進入，那麼描述這個實驗的數學模型就消除了光子在相反方向上結束的情況，實驗人員將在大多數時候測量從分光器同一側出來的光束。

在一個經典的物理實驗中，科學家們在太陽光和地球上產生的光之間建立了量子糾纏。

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量子糾纏

研究人員進行了同樣的實驗，其中一個光子源是用望遠鏡收集的太陽光，通過濾光片送入光纖電纜，另一個是量子點，本質上是一個設計用來發射具有相同性質光子的人造原子。實驗表明，太陽和量子點光子主要出現在分束器的同一側。研究人員進一步進行了一項測試（類似於本文所述的測試），以確認粒子的特性，並證明了糾纏的相關性，這一點將發表在《物理評論快報》上。

最後，對於研究人員來說，重要的是要知道不同來源的光子，可以在各種量子技術應用中糾纏和干擾，而太陽與實驗室中的光子來源是不同的。但主要的是，這是一個巧妙的實驗，它揭示了這樣一個事實，即根據物理學定律，兩個性質完全相同的粒子是不可區分的，不管它們的來源是什麼，即使它們的來自相距14967萬公里的太陽。