幽灵般的眼睛:利用人类志愿者见证量子纠缠

量子物理学家有一个新颖的实验计划,使用人眼来探测“幽灵般的超距作用”

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被称为量子纠缠的神秘现象——物体似乎以快于光速的速度进行通信,从而瞬间相互影响,无论它们相距多远——曾被爱因斯坦 著名地斥为“幽灵般的超距作用”。新的实验可能很快就能通过使人们能够用肉眼看到纠缠的光脉冲来回答怀疑论者。

尽管爱因斯坦反对量子纠缠的概念,但科学家们已经反复证明,测量一对纠缠物体中的一个,例如光子,会立即影响其对应物,无论它们之间的距离有多远——理论上是这样。目前的最远距离记录是 144 公里,在加那利群岛的拉帕尔马岛和特内里费岛之间。

光子构成了光——科学家们经常纠缠这些微小的能量包这一事实,引发了人类实际上可能能够观察到这种效应的可能性。现在,向人眼发射纠缠光子的实验正在开发中,并且应该在今年晚些时候进行。“令人着迷的是,纠缠是我们可以用肉眼看到的东西——它使我们更接近这种奇怪的量子现象,”瑞士日内瓦大学的量子物理学家尼古拉斯·吉辛研究员指出。

纠缠是通过创建纠缠粒子、将它们发送到不同的探测器,并观察对一个粒子的测量如何快速影响另一个粒子来测量的。这个实验的想法很简单,就是用人类视觉代替光子探测器。人类视网膜非常敏感,能够被大约七个光子触发。尽管它们的效率只有大约 7%(每 100 个进入瞳孔的光子中,只有大约 7 个到达视网膜),但它们的暗计数几乎为零,这意味着它们几乎不会产生误报。

“眼睛实际上可以探测到单个光子,但除非有大约七个光子,否则光发送到大脑的信号会被抑制——否则即使在完全黑暗中,你也会看到光闪烁,”量子物理学家、麻省理工学院的塞思·劳埃德解释说。

首先,吉辛和他的同事将纠缠一对光子,然后通过将这些光子中的每一个与另一组例如 100 个光子纠缠来放大这些信号。在他们目前正在开发的安排中,一束光子脉冲将发送给一个人,而另一束光子脉冲将发送给传统的 photon 探测器,以测试志愿者所看到的内容,吉辛说。“虽然没有理由在两侧都使用人眼,但最终的实验可以包括这一点,”他补充说。吉辛和他的同事已将他们的计划发布到 arXiv.org,并将该想法提交给期刊《物理评论 A》以进行更正式的发表。

吉辛告诫说,人们不应草率地得出结论,认为此类实验会将人与机器或其他人纠缠在量子层面。相反,“人们将看到彼此纠缠的光子,”他解释道。

尽管传统的光子探测器已经可以完成这些结果,“但从人类的角度来看,这很吸引人——我总是更喜欢用肉眼看星系,而不是从互联网上下载图片,”英国布里斯托尔大学的量子物理学家桑杜·波佩斯库说,他没有参与这项研究。“此外,有趣的是,到目前为止,还没有人有动力考虑这种探测器——你通常想使用尽可能最好的探测器,而不是像人眼这样的东西。”他补充说,纠缠通常被认为是一种相当脆弱的现象,而这样的实验可以突出表明,它足够强大,“足以在一个人探测到它时幸存下来——比人们通常认为的要强大得多。”

劳埃德也没有参与吉辛团队的这些实验,他说,“如果你仍然可以用肉眼探测到纠缠,那将非常棒,尽管你使用的是肉眼,这是一个不完美的探测器,而且非常糟糕。”他补充说:“这确实是一项扎实的工作,当他们确实有一个与人类相关的实验时,我希望成为下一个排队的人。”

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