量子糾纏是量子力學中最奇怪的事情,因為它會産生"幽靈般的超距離效應"。在未來的世界裡,人類可能能夠通過量子糾纏"瞬間移動",将人體或物體從一個地方傳輸到另一個地方。

愛因斯坦曾經說過量子力學沒有錯,到目前為止,它還不夠完整,無法找出可以準确預測事物的關鍵元素。
盡管愛因斯坦發表了上述言論,玻爾仍然無動于衷。雖然愛因斯坦說,"上帝不會擲骰子,"玻爾回答說,"不要告訴我上帝應該做什麼。但在1935年,愛因斯坦認為他終于找到了量子力學的緻命弱點。這個事件是如此奇怪,以至于它違反了宇宙中的所有邏輯,愛因斯坦認為這是證明量子力學不完整的關鍵 - 被稱為"量子糾纏"。
< h2級"RichEditor-header-two">Pol與艾爾的戰鬥</h2>
曆史上量子力學最奇怪、最非理性、最瘋狂、最荒謬的預言,就是"量子糾纏"。量子糾纏是從量子力學方程中獲得的理論預測。如果兩個粒子足夠接近,它們就會糾纏在一起并連接配接某些屬性。令人驚訝的是,量子力學表明,即使你将兩個粒子分開,讓它們朝相反的方向移動,它們仍然無法擺脫糾纏。
為了了解量子糾纏是多麼奇怪,我們可以以電子的"自旋"為例。與陀螺儀不同,電子的自旋總是可變的,直到你觀察到它的那一刻。當你看它時,你會看到它要麼順時針旋轉,要麼逆時針旋轉。假設有兩個糾纏的電子對,當一個順時針轉動時,另一個逆時針轉動,反之亦然。奇怪的是,它們并沒有真正的聯系。
玻爾和他的同僚們相信量子理論,他們認為量子糾纏可以預測相距很遠的電子對的狀态,即使一個在地球上,一個在月球上,沒有傳輸線連接配接,如果你觀察到一個電子在某個時候順時針旋轉,另一個必須同時逆時針旋轉。換句話說,如果你觀察其中一個粒子,你不僅會影響它,而且你的觀察也會影響它糾纏的夥伴,這與兩個粒子之間的距離無關。這兩個粒子之間這種奇怪的遠距離連接配接,愛因斯坦稱之為"幽靈般的超距離效應"。
量子糾纏的神奇之處在于,當你測量一個粒子時,它也會影響另一個粒子的狀态,即使兩者之間沒有聯系,比如力、滑輪或電話線,也沒有辦法互相通信。這太奇怪了!
愛因斯坦不敢相信糾纏會以這種方式工作,是以他說服自己,是數學,而不是現實,犯了這個錯誤。他同意糾纏粒子的存在,但他認為有一種更簡單的方法來解釋為什麼它們互相連接配接,而不涉及神秘的超遠效應。他确信,一對糾纏在一起的粒子更像是一副手套。想象一下,把一對盒子打開放在兩個盒子裡,然後其中一個盒子放在你的保管下,另一個放在南極洲,在你打開盒子之前,知道盒子裡有左手或右手手套。然後你打開盒子,如果你看到左手的手套,在這一瞬間,即使沒有人在南極洲看到過盒子,你也可以看出右手有手套。
毫不奇怪,你打開盒子,顯然不會影響另一個盒子裡的手套。你旁邊的箱子裝有左撇子手套,而南極洲的箱子則裝有右撇子手套,這是在最初分裂時決定的。愛因斯坦認為,所謂的糾纏态就是這樣,電子的所有狀态都是在它們彼此分離時确定的。
< h2類"RichEditor-header-two">玻爾和艾爾,誰是對的,誰是錯的?</h2>
玻爾所支援的量子力學方程表明,糾纏粒子即使相距很遠也可以互相連接配接,而愛因斯坦不相信幽靈般的聯系,并認為一切都在你觀察它們之前就決定了。愛因斯坦說,粒子在被觀察之前就決定了自旋的狀态。你對愛因斯坦說,"那你怎麼知道的?"他說,"如果你測量它,你會發現絕對的自旋。玻爾會說,"但這種自旋狀态是由于你的觀察。當時,沒有人知道如何解決問題,是以這個問題被認為是一個哲學問題,而不是一個科學問題。在愛因斯坦于1955年去世之前,他仍然認為量子力學是一個不完整的理論。
< h2 類的驗證"" "RichEditor-header-two" > Krause</h2>
1967年,在哥倫比亞大學,愛因斯坦挑戰量子力學的任務是由一個年輕人完成的。當時,約翰·克勞塞(John Clauser)正在尋找天體實體學的博士論文。在閱讀了愛爾蘭實體學家約翰·貝爾(John Bell)的一篇鮮為人知的論文後,克勞斯認為他已經找到了一種實驗方法來驗證誰是對的,誰是錯的。在這篇論文中,貝爾發現了如何驗證糾纏粒子是否與幽靈效應相通,或者是否根本沒有鬼魂,粒子的狀态就像一副手套早已決定。貝爾甚至巧妙地使用數學計算來證明量子力學是錯誤的,正如愛因斯坦所認為的那樣,如果幽靈效應不成立的話。理論實體學家貝爾已經證明,如果你能建造一個可以大規模生産和比較糾纏粒子的儀器,這個問題是可以解決的。
正如貝爾在他的論文中想象的那樣,克勞斯設計了一種能夠平息辯論的工具。"當時我隻是一個笨拙的研究所學生,我很幸運有機會發現震驚世界的結果。克勞斯的儀器可以測量數千個糾纏的粒子,然後比較它們的自旋狀态,但随着結果的消失,克勞斯感到驚訝和不高興。"我一直在問自己:我做錯了什麼?"克勞斯重複了他的實驗。不久之後,法國實體學家Alain Aspect進行了更清晰的測試,得到了更明确的結果,消除了所有的疑慮。
Krause和Aspey的結果是驚人的,他們證明了量子力學的方程是正确的,糾纏是真實的,粒子可以跨越空間連接配接 - 測量其中一個确實可以立即影響其遙遠的同伴,就好像跨越空間極限一樣。愛因斯坦認為不可能有"鬼魂般的超距離效應",确實有。"再一次,我為我沒有推翻量子力學而感到遺憾,因為無論是過去還是現在,我都很難了解量子力學。克勞斯說。
< h2級"RichEditor-header-two">瞬時移動技術</h2>
量子糾纏是量子力學中最奇怪的事情。即使我們無法了解,也不要問為什麼,我們隻能說世界顯然是這樣運作的。如果我們能接受這個世界如此奇特,我們能不能用這種"幽靈般的過頂效應"來做一些有用的事情呢?好吧,其中一個夢想是從一個地方"瞬間移動"到另一個地方,而不必穿過空間的中間。
美國科幻劇《星際迷航》總是用"瞬間移動"的方法,把人從一個地方送到另一個地方。但這是科幻,量子糾纏能讓夢想成真嗎?事實上,瞬時運動的實驗早已在非洲加那利群島海岸附近進行。"我們選擇在加那利群島進行實驗,因為那裡有兩個天文台,環境很好。維也納大學的實驗實體學家Anton Zeilinger說。澤林格的傳輸對象不是他自己或其他任何人,他試圖利用量子糾纏來傳輸單個微小粒子,在這種情況下是光粒子,光子。
他首先在拉帕爾馬的實驗室中創造了一對糾纏光子,留下一個在拉帕爾馬,另一個在140公裡外的特内裡費島上雷射。澤林格增加了第三個要傳輸的光子,使其能夠與留在拉帕爾馬的糾纏光子互相作用。然後,研究小組比較了兩個光子的量子态,神奇的事情發生了。由于幽靈般的超距離效應,該團隊能夠利用這種比較将遙遠島嶼上的糾纏光子轉化為與第三個光子相同的東西,就好像第三個光子立即超越了海洋一樣。
"這就像取出原始光子并在遠處重建它一樣。使用這種技術,澤林格已經成功地傳輸了數十個光子。
如果這項技術繼續發展呢?既然我們的身體也是由粒子組成的,那麼這項技術将來能用來傳播人類嗎?如果你在上海,你想在巴黎吃午飯,量子糾纏理論上可以在未來實作。你隻需要把自己變成上海的一堆粒子,并将它們與巴黎的另一組粒子糾纏在一起。
想象一下,在上海的一天,你走進一個透明的圓柱形掃描室,裝置開始粉碎你的身體,把它分解成基本粒子,掃描每個粒子。然後,操作員将量子态控制表傳輸到巴黎,在那裡它用于重建身體粒子的确切量子态。
因為幽靈般的超距離效應,另一個你在巴黎形成了。這并不是說你身體的粒子從上海轉移到巴黎,而是量子糾纏允許你的量子态在上海被采取,是以你的副本在巴黎。在巴黎成形的那個人确實是你,因為當你測量上海所有粒子的狀态時,你已經被摧毀了。
就目前的技術而言,我們離人體的"瞬間運動"還很遠,但這種前景還是讓我們深入思考。顯然,你和上海和巴黎的人沒有什麼不同,因為根據量子力學,不是實體粒子造就了你,而是構成你身體的那些實體粒子所包含的資訊,以及構成你身體的數百萬個粒子中的資訊,是可以傳遞的。但你仍然會問:我真的在巴黎的另一邊嗎?
"這是一個深刻的哲學問題,"Zee Linger說。到達接收站的個人是原來的個人嗎?我說"原創"個體,應該包含原來個體的所有特征,如果是這樣,那麼可以認為是"原創"。
然而,人們的情緒往往是非理性的。克勞斯曾經說過:"我不想踏入那台機器。"