考虑到一些鲜为人同学的好奇心,

  这里用尽量通俗的方式解释一下光子——或者说量子纠缠的概念。

  基本上只要你看得懂文字,应该都可以理解。

  首先举个例子。

  假如说在太空中两个挨在一起静止的相同圆盘,被一个姓郝的炸逼用炸弹炸开。

  它们两个因此开始有了一个旋转。

  当它们飞了很远之后,我们捕获了其中的一个圆盘并且对它进行测量。

  并且发现它的旋转角速度为w。

  那么我们立刻可以知道,另一个圆盘的角速度一定是-w。

  因为根据角动量守恒,两个圆盘的角动量之和一定为零,所以它们两个的旋转角速度一定是相反的。

  也就是w和-w相抵消。

  而量子纠缠有些类似。

  当一对有量子纠缠的光子,往相反方向飞了很远之后,我们捕获了其中的一个光子。

  测量得到它的偏振方向是逆时针偏振的。

  那么在这一瞬间,我们就可以知道在很远的另一个光子它的偏振方向是顺时针偏振的。

  看到这里,或许有人就会觉得说。

  那么量子纠缠看上去并没有什么特别的呀,那么为什么会被讨论的那么多?

  量子纠缠的实验和前面那个经典世界里面的实验区别到底在哪里呢?

  最主要的一个区别就是,在经典世界里面,在爆炸之后的那一瞬间,两个圆盘的状态就已经是确定了的。

  无论我们在什么时间和位置去测量,得到的都会是同样的结果。

  可是在量子纠缠的实验里面。

  两个光子往相反方向飞行的途中,其中每一个光子的偏振方向并不是确定的。

  而是处于50%的概率顺时针偏振和50%逆时针偏振相叠加的量子态。

  你测量的结果有50%的概率是顺时针偏振,有50%的概率是逆时针偏振。

  这个光子的状态只有在你测量的时候才能确定,而且完全是一个概率性事件。

  这代表着什么呢?

  最关键的地方来了。

  就是说你测量了其中一个光子,这一个光子的状态坍缩成了比如说顺时针偏振。

  在遥远地方的另一个光子,它的状态就同时坍缩成了确定的逆时针偏振。

  仿佛这两个光子间有一个可以超越光速的联系,可以让它们瞬间可以达成共识。

  具体的实验过程就是纠缠光子对利用二类BBO晶体的自发参量下转换,可以产生两个偏振态正交的纠缠光子对。

  再利用检偏器以及单光子计数器测量就可以完成了。

  相关论文还是挺多的,这里就不多赘述了,也没必要了解太深。

  当然了。

  或许有同学会问一个更深一步的问题:

  你怎么知道在测量之前量子的状态是不确定的?

  难道就不能它在客观上已经确定的?

  也就是这边的这个光子早就是顺时针偏振,而另一个光子则是逆时针偏振。

  只是我们观测之前未知它们的状态而已?

  这就涉及到一个叠加态的问题了。

  贝尔不等式结合实验结果来看,证明了量子在被观测前是处于叠加态的。

  这是啥意思呢?

  也就是说同样的光子,你在头一次测量的时候可能是顺时针偏振。

  可换个基矢第二次就成逆时针偏振了。

  比如你面前有两台冰箱,A里头放着一枚鸡蛋,B里头放着一块牛肉。

  你头一次开A发现是个鸡蛋,同时不用看B就知道B那边一定是牛肉。

  可当你关上A再开,第二次里面却变成了牛肉,而你除了关门其他啥事也没干。

  第三次它又变回了蛋。

  反反复复最后牛肉和蛋出现的概率都是50%,唯一不变的就是确定了A里头是某件物体后,B那边出一定要另一件物体。

  当然了。

  所谓通俗的说法也就代表着不够严谨,因此理论上肯定和实际有所区别的。

  但从性质上来说举的例子基本和实验情况没跑,这就够了。

  毕竟大家又不要做实验或者考试。

  另外,潘院士他们研究的量子隐态传送便是基于这个规则。

  也就是我这边说了个0字符,你那边立刻就能以超光速的速度获得一个1字符。

  哪怕它们相隔几百万光年,纠缠也会在瞬时间发生。

  只是信息的传输需要经典信道这个载体,因此最多只能接近光速而已,不违反相对论。

  视线再回归直升机舱。

  一切准备就绪后。

  潘院士朝李百安做了个请的手势:

  “李老,设备就由您来启动吧。”

  作为李百安曾经短暂代课教导过的学生,潘院士何尝不知道,这位接近七十岁的老者的毕生心愿就是能观测一次空间?

  或者说这是每个物理人的梦想。

  实验过程几乎没什么风险,但纵使让他们看到结果后立刻死去,也依旧会有无数人愿意去付出性命。

  李百安朝潘院士点头致意,走到了设备台边。

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