“糾纏”也很美麗

文/曉 陽(yáng)

量子技術(shù)是當(dāng)今世界最難懂的技術(shù)之一，因?yàn)樗鹪从诟y懂的量子科學(xué)。目前只有少數(shù)人才通曉的前沿量子科技，卻逐漸成為推動(dòng)人類(lèi)文明進(jìn)步的重要力量。因此，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)特別青睞這個(gè)領(lǐng)域的研究。美國(guó)科學(xué)家約翰·克勞澤、法國(guó)科學(xué)家阿蘭·阿斯佩和奧地利科學(xué)家安東·塞林格就是量子科技領(lǐng)域的大咖，他們用光學(xué)實(shí)驗(yàn)證明貝爾不等式不成立，并開(kāi)創(chuàng)了量子信息科學(xué)。他們?nèi)艘蛟诹孔蛹m纏領(lǐng)域所作出的突出貢獻(xiàn)，獲得了2022 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

貝爾不等式與量子力學(xué)的矛盾

1935 年，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦等人在一篇論文中提出，量子力學(xué)允許粒子之間存在某種奇特的關(guān)聯(lián)，這就是“量子糾纏”。比如，如果在實(shí)驗(yàn)室中制造出一對(duì)具有量子糾纏特性的電子，那么它們的總角動(dòng)量為零。量子糾纏理論超越常識(shí)的是，粒子可以遠(yuǎn)距離糾纏。也就是說(shuō)，不論它們相隔多遠(yuǎn)，都能存在一定的關(guān)聯(lián)。

當(dāng)然，愛(ài)因斯坦并沒(méi)有見(jiàn)過(guò)量子糾纏，他只是推算出微觀粒子具有量子糾纏的特性。愛(ài)因斯坦甚至懷疑量子糾纏中的遠(yuǎn)距離作用，他認(rèn)為不太可能憑空出現(xiàn)2 個(gè)遠(yuǎn)距離糾纏狀態(tài)的粒子，一定有一些未知的隱藏變量在推動(dòng)這些遠(yuǎn)距離粒子出現(xiàn)糾纏的狀態(tài)，這被稱(chēng)為“隱變量理論”。它隱藏的含義為量子力學(xué)是一門(mén)不完備的科學(xué)。

根據(jù)隱變量理論，英國(guó)科學(xué)家約翰·斯圖爾特·貝爾于1964 年提出了貝爾不等式。根據(jù)這個(gè)不等式，如果量子糾纏存在隱藏變量，那么大量的測(cè)量結(jié)果之間的相關(guān)性永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)某個(gè)數(shù)值。……