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跨越千里“心手相牽” 千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)

2017-06-23 13:24:50    經(jīng)濟日報  參與評論()人

這是一場跨越千里的“糾纏”,一方來自青海德令哈站,另一方遠在云南麗江站。盡管相距千里之遙,這對從未謀面的“陌生人”——粒子,卻上演了一場舉世震驚的“心心相印”大戲——

作為見證者,中國量子科學(xué)實驗衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長潘建偉院士6月16日對外宣布:中國率先實現(xiàn)了“千公里級”的星地雙向量子糾纏分發(fā),首次在太空中較為嚴格地驗證了量子力學(xué)非定域性。

“這是一個巨大的成就,他們很早就有了這個大膽超前的想法,并最終實現(xiàn)了?!奔幽么蠡F盧大學(xué)物理學(xué)家延內(nèi)魏因如是評價。

鬼魅般的超距作用

通過量子糾纏所建立起來的量子信道不可破譯,將成為未來保密通信的“終極武器”

“處在特殊狀態(tài)(糾纏態(tài))的粒子,無論相隔多遠,當(dāng)對其中一個粒子進行操作或測量,身處遠方的其他粒子會瞬時發(fā)生相應(yīng)的改變。”

這種“心靈感應(yīng)”似的神秘關(guān)聯(lián),便是神奇的“量子糾纏”現(xiàn)象,也稱量子力學(xué)非定域性。簡單來說,量子糾纏即兩個(或多個)粒子共同組成的量子狀態(tài)。何謂量子?它是構(gòu)成物質(zhì)的最基本單元,也是能量的基本攜帶者,人們所熟知的分子、原子、電子、光子等微觀粒子,皆是其表現(xiàn)形態(tài)之一。

按我們以往的認識,一只貓非生即死,不能同時“又生又死”。根據(jù)潘建偉的解釋,在量子世界中,當(dāng)貓和我們沒有相互作用的時候,它可以處于“生”和“死”同時疊加的狀態(tài),此時,我們再去測量兩只分處異地的貓,當(dāng)確定其中一只為生時另外一只也為生,反之則為死,哪怕這兩只貓相隔甚遠。

對于這種“鬼魅般的超距作用”,愛因斯坦深表懷疑?!皩σ粋€粒子的測量不會對另一個粒子產(chǎn)生影響?!彼麍苑Q。以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派則持反對意見,他們認為,對一個粒子的測量會瞬間改變另一個粒子的狀態(tài)。

究竟孰是孰非?過去的大半個世紀里,物理學(xué)家們圍繞這一話題爭論不休。因為,量子的這一奇妙特性一旦得到驗證,將有一個最為直接的應(yīng)用——通過量子糾纏所建立起來的量子信道不可破譯,將成為未來保密通信的“終極武器”。

上世紀70年代,法國物理學(xué)家阿斯派克特的3個實驗曾給出了量子非定域性的明確結(jié)論。但是,最初的這些實驗驗證存在種種漏洞。量子糾纏“鬼魅般的超距作用”在更遠的距離上是否仍然存在?會不會受到引力等其他因素的影響?這些基本物理問題的驗證有賴于上千公里甚至更遠距離的量子糾纏分發(fā)。

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