本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
量子纠缠是现代物理学的重要支柱，值得我们反思它是如何经过漫长时间才出现的。最初是阿尔伯特·爱因斯坦一种富有洞察力但模糊的见解，它沉寂了几十年，才成为实验物理学的一个分支，并日益成为现代技术的一部分。
爱因斯坦最令人难忘的两句话完美地捕捉了量子力学的怪异之处。“我不相信上帝会掷骰子来玩弄宇宙”表达了他不相信量子物理学中的随机性是真实的，并且不受任何因果解释的影响。“幽灵般的超距作用”指的是量子物理学似乎允许影响以比光速更快的速度传播。当然，这让爱因斯坦感到不安，他的相对论禁止任何这样的超光速传播。
这些论点是定性的。它们针对的是量子理论所提供的世界观，而不是其预测能力。尼尔斯·玻尔通常被视为量子物理学的守护神，他捍卫量子物理学免受爱因斯坦的反复攻击。人们通常认为他是这场智慧之战的最终赢家。然而，玻尔的写作晦涩难懂。他曾说过“永远不要比你能够思考的更清楚地表达自己”，这是他一直坚持的座右铭。他的论点，就像爱因斯坦的论点一样，是定性的，几乎是高度哲学的。爱因斯坦和玻尔的争论虽然在历史上很重要，但无法通过实验解决——而实验是检验物理学中任何理论思想有效性的最终评判标准。几十年来，这种现象几乎被人们忽视了。
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这一切都随着约翰·贝尔而改变。1964年，他理解了如何将关于“掷骰子”和“幽灵般的超距作用”的抱怨转化为一个简单的涉及对两个粒子进行测量的 不等式。在上帝不掷骰子且不存在幽灵般作用的世界中，该不等式成立。如果两个粒子的命运交织在一起，那么如果我们测量其中一个粒子的属性，我们就会立即知道另一个粒子的相同属性——无论这些粒子彼此相距多远，该不等式都会被违反。这种粒子行为像孪生兄弟的状态被称为纠缠，这个术语由埃尔温·薛定谔引入。
即使是贝尔的工作也花了数年才获得认可。他的不等式在 1972 年首先由斯图尔特·弗里德曼和约翰·克劳瑟使用成对的纠缠光子进行了测试。十年后，阿兰·阿斯佩及其团队进行了更广泛的测试，消除了人们对该效应可能是一种实验伪像的疑虑。这些实验是《大众科学》的工作人员现在在其有趣的视频中戏剧化呈现的。
逐渐地，物理学家表明量子纠缠不仅怪异，而且有用。它是信息处理协议的资源，例如隐形传输、密集编码和量子计算。可悲的是，贝尔没有活到见证最近对纠缠的兴趣爆发的时刻。
小粒子的世界绝对是怪异的，但令我们物理学家兴奋的是，这种怪异也开始蔓延到日常的大事物世界。量子革命才刚刚开始。
另请参阅
- 大卫·凯泽 - 嬉皮士如何拯救物理学：科学、反文化和量子复兴[摘录]
- 乔治·穆瑟 - 乔治和约翰的量子纠缠精彩冒险 [视频]