一对量子纠缠的光子确实很般配。当然,两者可能状态相反——比如一个自旋向上,另一个自旋向下——但它们承诺永远保持这种状态。它们还非常忠诚,无论距离多远,都会尊重它们相反的自旋偏好。(这意味着,通过检查一个纠缠光子的状态,你可以瞬间知道另一个遥远光子的状态,这是一种“传送”信息的便捷方式。)不幸的是,因为这对“伴侣”仅仅是两个光粒子,它们对旧式浪漫的闪耀典范对我们的眼睛来说太微弱了。直到现在。正如他们最近发表在 Arxiv.org 论文 中宣布的那样,由瑞士日内瓦大学的尼古拉斯·吉森领导的物理学家们认为,他们已经找到了一种观察这场爱情故事展开的方式:通过增强一个量子纠缠对成员发出的光,他们认为可以使这种量子效应对人眼可见。测量自旋向上或自旋向下等量子态就像观察一个开关是开还是关。这与计算中的比特概念(单个1或0)非常接近。对于纠缠光子,物理学家称这些开/关状态为量子比特或“qubits”。观察者在观察一个纠缠光子时,实际上是在两个状态之间进行选择。然后,观察者可以通过检查光子是否与其伴侣保持一致来确认纠缠。在传统的设置中,使用两个分隔很远粒子探测器来测量两个光子的纠缠。但吉森和他的同事们想让人类眼睛也参与进来。
研究人员会将一个光子送到标准探测器,另一个送到暗室中的人类观察者那里。根据光子的量子态,人类会在视野的右侧或左侧看到一个微弱的光点。如果这些光闪烁与普通光子探测器的输出足够强地相关,那么科学家们就可以得出光子是纠缠的结论。[Wired]
但是,由于人脑无法感知单个光子引起的闪烁,研究人员需要增加到达人眼的亮度。更多的光需要更多的光子,但最初的纠缠是一种一对一的关系。吉森的团队提出,将一组状态相似的光子与其中一个配对的光子纠缠在一起,就能产生足够的光供人看到。
首先,吉森和他的同事们会纠缠一对光子,然后通过将这些光子中的每一个与另一组,比如说 100 个光子纠缠在一起,来放大这些信号。在他们目前正在开发的装置中,一个光子脉冲会被发送给一个人,而另一个则会被发送给一个常规的光子探测器,以测试志愿者的观察情况,吉森说。[Scientific American]
观察者看到的是这个群体——也就是研究人员所说的“宏观”量子比特。一个光子与第二个纠缠,第二个又与这个群体纠缠。尽管观察者无法直接看到前两个光子之间的关系,但第二个光子与这大约 100 个光子的纠缠,其“浪漫上的不轨行为”将无法忽视。吉森承认,这可能不会带来什么重大的科学突破。
“那我们为什么还要这样做呢?”他说。“我们觉得纠缠很迷人。”[Wired]
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图片:flickr / Katie Tegtmeyer














