遙遠(yuǎn)而神秘的“類星體”再次證明，宇宙間確實(shí)存在“幽靈般的超距作用”。但為什么呢？
類星體。NASA
Mark Garlick
“幽靈般的超距作用”，也就是量子糾纏，是量子力學(xué)中最反常識(shí)的現(xiàn)象之一。兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子無(wú)論相距多遠(yuǎn)，都會(huì)發(fā)生神秘的特性關(guān)聯(lián)。它們之間并沒(méi)有物理性連接，卻依舊能夠在瞬間共享信息。量子糾纏違反了傳統(tǒng)物理學(xué)中看起來(lái)牢不可破的定律：信息無(wú)法以超光速傳遞。
多年以來(lái)，量子糾纏現(xiàn)象得到了一次又一次的證明。無(wú)論科學(xué)家獨(dú)立測(cè)量糾纏粒子中的哪一個(gè)，其中一個(gè)的測(cè)量結(jié)果總是會(huì)影響到另一個(gè)。
但是與量子糾纏有關(guān)的理論中也存在一些問(wèn)題。比方說(shuō)，是否存在一種未知的傳統(tǒng)物理學(xué)可變因素，能夠影響實(shí)驗(yàn)者對(duì)糾纏粒子進(jìn)行測(cè)量時(shí)所作的決定？如果存在這種可能，那么粒子間的量子關(guān)聯(lián)就可能是假象。這就是所謂的“選擇自由”漏洞。
為了證明或修補(bǔ)這一漏洞，最近一些科學(xué)家利用極端遙遠(yuǎn)的類星體（明亮活躍的高能星系核）發(fā)出的光，進(jìn)行了一次針對(duì)糾纏粒子特性的測(cè)量。這一實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是要看類星體是否能夠“自行決定”其產(chǎn)生的光子哪一種特性能夠被測(cè)量到。
科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中使用了兩臺(tái)相距約1公里的天文望遠(yuǎn)鏡，和一個(gè)位于這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡之間的基站。基站對(duì)接收到的類星體光子進(jìn)行關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)光子中的每一個(gè)都被分開(kāi)，并單獨(dú)發(fā)送至一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，由望遠(yuǎn)鏡傳感器負(fù)責(zé)對(duì)這些來(lái)自類星體的光子進(jìn)行特性測(cè)量，看它們是偏紅，還是偏藍(lán)。而負(fù)責(zé)測(cè)量光子電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的糾纏態(tài)光子傳感器，能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)調(diào)整它們的偏振角度。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩次，每次耗時(shí)大約15分鐘。實(shí)驗(yàn)對(duì)象是兩對(duì)不同的類星體，接受測(cè)量的糾纏光子分別超過(guò)了17000和12000對(duì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些光子對(duì)之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)都非常強(qiáng)。
由于這些類星體距離地球有78億和122億光年，因此這種關(guān)聯(lián)是由它們“自行決定”的概率只有10-20。也就是說(shuō)，科學(xué)家觀測(cè)到的光，是在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前78億和122億年前發(fā)出的，而地球存在的時(shí)間僅有45億年，很難想像，在地球還沒(méi)有出現(xiàn)之前，就有一種傳統(tǒng)物理學(xué)的機(jī)制，決定讓這些類星體發(fā)出的光子之間保持非量子的相關(guān)。因?yàn)橐@么做，必須要事先知道何時(shí)、何地（哪個(gè)類星體），以及進(jìn)行哪些特性的相關(guān)。而那時(shí)候?qū)嶒?yàn)者，甚至于人類和地球都還根本不存在。
實(shí)驗(yàn)對(duì)量子力學(xué)中的“選擇自由”漏洞進(jìn)行了非常有效的修補(bǔ)，但這個(gè)漏洞卻還未被全然補(bǔ)上，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中測(cè)量的光子出發(fā)地還不是最遠(yuǎn)的。接下去科學(xué)家已經(jīng)將目光盯上了宇宙中最古老的光子源——宇宙微波背景。
下一次，他們又會(huì)看到什么呢？
宇宙微波背景。ESA
參閱：
http://news.mit.edu/2018/light-ancient-quasars-helps-confirm-quantum-entanglement-0820
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