破解量子:一本新书解释了任何人如何成为业余量子物理学家

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点



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多年来,我一直在思考和希望量子物理学成为下一个黑客革命。地下室、车库和黑客空间的DIY爱好者已经率先开发了无线电通信、个人电脑、家用机器人和廉价的3D打印机——为什么不能是量子纠缠、密码学、计算机和隐形传输呢?近年来,物理教育工作者已经简化了量子实验,使高级业余爱好者可以在家中进行。我试图通过邀请《大众科学》发表一篇关于如何用激光笔制作量子擦除器的文章,以及上周写一篇关于塑料派对杯中的粒子探测器的博客文章来鼓励这种趋势。在最新一期的《Make》杂志中,我了解到一本非凡的书,它可以像 70 年代的《大众电子》杂志对乔布斯和沃兹尼亚克所做的那样,为量子自制者服务。这本书由父女团队大卫·普鲁奇和珊妮·普鲁奇合著,《通过动手项目探索量子物理学》,它将您从基本的粒子波演示一路带到量子随机数生成器。相关的网站提供了详细的建议和其他项目。如果一个月前你问我,我会说即使是最投入的业余爱好者也肯定无法完成原子钟的制作。现在我知道了更多。两周前,我碰巧在费城,在普鲁奇一家住的地方附近参加一个会议,大卫(上图与他的另外两个女儿阿比盖尔和汉娜合影——珊妮还在学校)好心地带我参观了他们地下室的实验室。第一个线索表明它不仅仅是任何郊区的房子,是后院的射电望远镜,珊妮在五年级时用它来绘制银河系氢气图。客厅的装饰品包括一台旧的民防辐射仪和吹制的玻璃克鲁克斯管。实验室本身大约有一个单车位车库的大小,它本身就是一件艺术品,里面排列着精美的电子设备,如频谱分析仪,以及维多利亚时代实验哲学实验室中的装置,如范德格拉夫发生器。它比我见过的一些学术实验室的设备还要好,但大卫谦虚地坚称他们是从家得宝、易趣和当地高科技公司的垃圾箱里拼凑起来的。这本书提供了关于如何做同样事情的技巧。然而,除了设备,实验还需要毅力。珊妮说,她一想到要证明量子幽灵般的超距作用就感到不寒而栗。原理很简单(参见我同事和我制作的这段视频);实践则是另一回事。例如,该实验需要足够灵敏的光探测器来检测单个光子,这意味着它们也容易受到最微小的杂散光的影响。大卫和珊妮通过将仪器封装在一组嵌套的黑色盒子中来保持它们的黑暗,他们必须打开和关闭这些盒子才能进行任何调整——而这种实验需要大量的调整。“我讨厌那个黑盒子,”珊妮告诉我。“有些日子我不想做这个实验。这很令人沮丧,但一切都得到了回报。我们实际上能够反驳局域隐变量——而我是一名高中生。”乔治·穆瑟拍摄

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