难住爱因斯坦的量子纠缠现象被首次拍到(图/视频)
微观粒子示意图（图片来源：公有领域/Pixabay）
【看中国2019年7月14日讯】如果你看过漫威电影《蚁人》，可能对“量子纠缠”这个名词不会陌生。简单而言，它是指两个粒子即便相隔甚远，其中一个的状态只要发生变化，另一个也会受到相应的影响。不过在此之前，尽管关于量子缠结的研究很多，但从未有人捕捉到过真正的图像。
而现在来自苏格兰格拉斯哥大学的科学家们终于在这方面获得了突破，他们日前设法将两个光子互动、共享物理状态的短暂一瞬给记录了下来。听起来难以置信，经过多年努力，科学家们终于成功捕获了世界上第一张量子纠缠的实际照片，这种奇怪的现象爱因斯坦将其描述为“超距怪作用”(spooky action at adistance)。
量子纠缠，是量子力学最难理解的一个概念之一。当两个粒子变得密不可分时发生量子纠缠，无论它们发生什么，都会立即影响另一个，无论它们有多远。世界上最伟大的科学家也会感觉困惑不解，聪明绝顶如爱因斯坦也无法完全解释。爱因斯坦认为量子力学有问题，不完备，并与合作者写了一篇历史上最有名的文章，证明量子力学的描述方式是不完备的。量子力学的奠基人之一薛定谔，也有同感，并首先使用了“纠缠(entanglement)”一词。
这张特殊的照片显示了两个光子之间的纠缠，咋看起来可能没什么出奇，但只需停下来思考一下：这个模糊的灰色图像是人类第一次看到粒子间的相互作用，它支撑着量子力学这门“奇怪的”科学，并形成量子计算的基础。
格拉斯哥大学物理与天文学院的Paul-Antoine Moreau博士告诉BBC记者：“我们设法捕获的图像是对自然的基本属性的优雅展示，这是第一次看到的。”Moreau还是周五在《科学进展》(Science Advances)上发表的一篇论文的主要作者。
为了拍摄这张令人难以置信的照片，Moreau博士和一群物理学家创造了一个复杂的实验。从激光器中射出一对光子，分开并沿不同路径传播，然后被一台特殊的相机捕获。得到的图像始终显示两个光子似乎相互反射并形成了一个指环形状。
虽然爱因斯坦以研究量子纠缠著称，但已故的物理学家约翰・贝尔帮助定义量子纠缠并建立了一个称为“贝尔不等式”的测试。基本上，如果可以打破贝尔不等式，就可以确认真正的量子纠缠。
该团队《科学进展》的文章中写道，“在这里，我们报告了一项实验，证明在观察到的图像中存在违反贝尔不等式的情况……这一结果为新的量子成像方案开辟了道路......并提出了基于空间变量的量子信息方案的前景。”