爱因斯坦错了:测量光子会影响其位置(2)

  这意味着在测量时光子存在于此处或别处,而不是在两处同时出现。如果爱丽丝探测到一个光子,意味着在鲍勃的实验室里,光子的量子态出现了坍缩,进入了零光子状态;但如果爱丽丝并没有探测到光子,那鲍勃这边的光子就坍缩到单光子状态。

  在3月24日的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上,怀斯曼等对这一实验进行了描述。

 

  通过在两个实验室之间分割单一光子,科学家利用零差检波器(测量类似波的特性)进行测量,证明波函数坍缩是一种现实存在的现象

  他说:“你会觉得这一现象合理吗?我觉得不会,因为爱因斯坦肯定不认为它合理。他认为这很疯狂。”从描述上看,爱丽丝的测量似乎对鲍勃的观测结果起着支配作用。

 

  这个悖论在提出来几年之后得到了部分解答。有实验显示,尽管两个量子粒子之间的相互作用瞬时发生的,即二者信息传递速度比光速还快,但还是没有办法利用这一现象来进行信息传递。

  霍华德·怀斯曼主持了新的实验,他和研究团队的成员们希望能更进一步,揭示出波函数坍缩的过程——即爱丽丝“选择”了测量并因此影响到了鲍勃的探测——是确实发生的。已经有其他实验揭示出两个粒子之间的纠缠状态,但在这项新研究中,光子是和它自身纠缠在一起。

  在实验中,科学家发射的光子束经过一个分离器,一半的光传递出去到达一个实验室,另一半则经过反射到达另一个实验室(相当于前述思想实验中的爱丽丝和鲍勃的实验室)。光每一次的传播都是以单个光子的形式,因此这个光子分成了两个。在被测量之前,它以叠加态存在。

  其中一个实验室利用激光作为参照,对光子的相位进行测量。如果把光想象成一道重复的正弦波,相位就是进行测量时的角度,从0到180度。当改变参照激光的角度时,就会得到对光子的不同测量结果:它或者处于某个特定的相位,或者根本就不会出现。

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