第三百一十三章 瞧瞧我發現了什麼？

    考慮到一些鮮為人同學的好奇心，

    這裡用儘量通俗的方式解釋一下光子——或者說量子糾纏的概念。

    基本上只要你看得懂文字，應該都可以理解。

    首先舉個例子。

    假如說在太空中兩個挨在一起靜止的相同圓盤，被一個姓郝的炸逼用炸彈炸開。

    它們兩個因此開始有了一個旋轉。

    當它們飛了很遠之後，我們捕獲了其中的一個圓盤並且對它進行測量。

    並且發現它的旋轉角速度為w。

    那麼我們立刻可以知道，另一個圓盤的角速度一定是-w。

    因為根據角動量守恆，兩個圓盤的角動量之和一定為零，所以它們兩個的旋轉角速度一定是相反的。

    也就是w和-w相抵消。

    而量子糾纏有些類似。

    當一對有量子糾纏的光子，往相反方向飛了很遠之後，我們捕獲了其中的一個光子。

    測量得到它的偏振方向是逆時針偏振的。

    那麼在這一瞬間，我們就可以知道在很遠的另一個光子它的偏振方向是順時針偏振的。

    看到這裡，或許有人就會覺得說。

    那麼量子糾纏看上去並沒有什麼特別的呀，那麼為什麼會被討論的那麼多？

    量子糾纏的實驗和前面那個經典世界裡面的實驗區別到底在哪裡呢？

    最主要的一個區別就是，在經典世界裡面，在爆炸之後的那一瞬間，兩個圓盤的狀態就已經是確定了的。

    無論我們在什麼時間和位置去測量，得到的都會是同樣的結果。

    可是在量子糾纏的實驗裡面。

    兩個光子往相反方向飛行的途中，其中每一個光子的偏振方向並不是確定的。

    而是處於50%的概率順時針偏振和50%逆時針偏振相疊加的量子態。

    你測量的結果有50%的概率是順時針偏振，有50%的概率是逆時針偏振。

    這個光子的狀態只有在你測量的時候才能確定，而且完全是一個概率性事件。

    這代表著什麼呢？

    最關鍵的地方來了。

    就是說你測量了其中一個光子，這一個光子的狀態坍縮成了比如說順時針偏振。

    在遙遠地方的另一個光子，它的狀態就同時坍縮成了確定的逆時針偏振。

    仿佛這兩個光子間有一個可以超越光速的聯繫，可以讓它們瞬間可以達成共識。

    具體的實驗過程就是糾纏光子對利用二類bbo晶體的自發參量下轉換，可以產生兩個偏振態正交的糾纏光子對。

    再利用檢偏器以及單光子計數器測量就可以完成了。

    相關論文還是挺多的，這裡就不多贅述了，也沒必要了解太深。

    當然了。

    或許有同學會問一個更深一步的問題：

    你怎麼知道在測量之前量子的狀態是不確定的？

    難道就不能它在客觀上已經確定的？

    也就是這邊的這個光子早就是順時針偏振，而另一個光子則是逆時針偏振。

    只是我們觀測之前未知它們的狀態而已？

    這就涉及到一個疊加態的問題了。

    貝爾不等式結合實驗結果來看，證明了量子在被觀測前是處於疊加態的。

    這是啥意思呢？

    也就是說同樣的光子，你在頭一次測量的時候可能是順時針偏振。

    可換個基矢第二次就成逆時針偏振了。

    比如你面前有兩台冰箱，a裡頭放著一枚雞蛋，b裡頭放著一塊牛肉。

    你頭一次開a發現是個雞蛋，同時不用看b就知道b那邊一定是牛肉。

    可當你關上a再開，第二次裡面卻變成了牛肉，而你除了關門其他啥事也沒幹。

    第三次它又變回了蛋。

    反反覆覆最後牛肉和蛋出現的概率都是50%，唯一不變的就是確定了a裡頭是某件物體後，b那邊出一定要另一件物體。

    當然了。

    所謂通俗的說法也就代表著不夠嚴謹，因此理論上肯定和實際有所區別的。

    但從性質上來說舉的例子基本和實驗情況沒跑，這就夠了。

    畢竟大家又不要做實驗或者考試。

    另外，潘院士他們研究的量子隱態傳送便是基於這個規則。

    也就是我這邊說了個0字符，你那邊立刻就能以超光速的速度獲得一個1字符。

    哪怕它們相隔幾百萬光年，糾纏也會在瞬時間發生。

    只是信息的傳輸需要經典信道這個載體，因此最多只能接近光速而已，不違反相對論。

    視線再回歸直升機艙。

    一切準備就緒後。

    潘院士朝李百安做了個請的手勢：

    「李老，設備就由您來啟動吧。」

    作為李百安曾經短暫代課教導過的學生，潘院士何嘗不知道，這位接近七十歲的老者的畢生心愿就是能觀測一次空間？

    或者說這是每個物理人的夢想。

    實驗過程幾乎沒什麼風險，但縱使讓他們看到結果後立刻死去，也依舊會有無數人願意去付出性命。

    李百安朝潘院士點頭致意，走到了設備台邊。

    這位一生幾乎沒怎麼爭過名利的老院士，這一次並沒有選擇推讓，因為他也是那無數的物理人之一。

    隨後他深吸一口氣，按下了按鈕。

    此前提及過，光子在經典信道中的傳播速度不會超過光速。

    但在現實中，那種速度對於常人而言其實和光速沒太大區別。

    都是一眨眼的事兒。

    因此當李百安這頭剛按下啟動鍵，屏幕上幾乎瞬時間便有了反饋結果。

    只見一個光子被放置在晶體的像平面上的空間光調製器反射並顯示相位對象，然後被收集到單模光纖中，最終被單光子雪崩二極體檢測到。

    微型機器人上面的iccd相機獲得的閾值幀直接相加，屏幕上很快出現了4個獨立的量子糾纏圖像。

    它們對應於θ2 ={0°， 45°， 90°， 135°}的四個方向。

    與此同時。

    計算機飛快的將每個圖像中沿著相位圓對象的邊緣，定義出了一個環形感興趣區域。

    潘院士快速來到主控屏幕邊上看了幾眼：

    「李老，光敏陣列不同部位的相位圓的四幅並行圖像出來了，現在進行累加嗎？」

    李百安猶豫了一會兒，搖搖頭道：

    「不急，再等等。」

    就像許久不用的熱水壺燒水時往往會棄用頭一遍的熱水，科研中很多時候第一次的檢測結果也都會被忽略。

    過了三十秒，arm2中的光束結果更新了。

    這次李百安很果斷的出聲了：

    「小潘，開始累加計算吧。」

    潘院士點點頭，噼里啪啦的在鍵盤上輸入了某段密匙。

    很快，累加相出現了。

    這是一副有四種顏色的累加相。

    四種顏色分別是紅、黃、紫、綠

    其中紅、紫、綠分別代表實驗光子、負電荷和電子。

    但那道黃色......

    在看到它的一瞬間，潘院士的瞳孔驟然緊縮：

    「這....這怎麼可能？」

    隨後他猛地抬起頭，對李百安說道：

    「李老，空間的邊緣存在有大量的......

    正電子！」

    .......

    註：

    實驗過程我自己推導了一個下午，應該沒問題，就是45°的相計算有點麻煩，公式就不列出來了。