1935年,愛因斯坦、波多爾司機和羅森提出了一個非常著名的思想實驗。
后人用他們的首字母稱為EPR實驗。
這個實驗指的是可以制備兩個粒子A和B的“圓”態,使得在這個狀態中兩個粒子的某個性質(如電子的自旋角動量、光子的偏振)相加等于零,而單個粒子的這個性質不確定。
這樣一對粒子稱為“EPR對”,屬于量子力學中的“糾纏態”。
最早EPR實驗的目的其實是為了輔證愛因斯坦自己的觀點,但神奇的是在1980年,阿斯佩克特等人做了EPR實驗,確定了EPR現象竟然是一個真實的效應。
這也是很多愛黑孜孜不倦反復鞭尸的黑點,
然而他們完全忽略了如果只關心量子力學測量的結果,那么EPR關聯并不會超光速傳遞信息,這個問題只會做把波函數當成是物理實在的時候才會發生。
話題回歸到EPR現象。
而正是基于EPR現象被實錘為真,這才有了量子隱形傳態的實驗基礎。
眾所周知。
量子隱形傳態的基本思路是這樣:
讓第三個粒子C跟B組成EPR對,而C跟A離得很近,跟B離得很遠。
讓A跟C發生相互作用,改變C的狀態,于是B的狀態也發生了相應的變化。
這時A和C這個兩粒子集合的狀態有四種可能,分別對應00、01、10、11四個字符串。
B的狀態也相應地有四種可能,每一種可能都跟A最初的狀態(即你想傳輸的目標狀態)有一定程度的相似之處,可以通過某些量子力學的操作變成目標狀態。
對A和C的整體做一次測量,A和C就隨機地突變到了00、01、10、11這四種狀態中的某一個上,B也突變到了相應的狀態。
現在你得到了一個兩比特的字符串,00、01、10或11,你可以把它理解為一個密碼。
把這個密碼通過經典的通訊手段(比如電話、光纜)告訴B那邊的人,對B按照密碼進行操作,就得到了A最初的狀態。
而這個實驗的粒子就光子,整個實驗就是量子隱形傳態的概念。
并不復雜,也很好理解。
而說道量子隱形傳態,就不得不說一個誤區。
那就是許多人把量子隱形傳態當成了瞬間傳輸,不花時間就能傳輸到無限遠處。
然后高呼這樣就推翻了相對論,愛因斯坦就是個辣雞,民科賽高!
還有人以為憑這一招,信息傳播速度就可以超光速,我們可以跟光之國的迪迦即時通話聊大骨熬湯應該加多少鹽。
這是完全錯誤的。
通過測量讓各個粒子的狀態突變確實可以不花時間,但是光憑這一步是無法得到目標狀態的。
為了知道對B要做什么操作才能得到目標狀態,必須把那個兩比特的字符串傳過去,這就要通過經典的通信。
而經典通信不能超過光速,所以量子隱形傳態不能超光速。
因此它并沒有違背相對論,愛因斯坦依舊是那個yyds。
目前本土世界的量子隱形傳態是在1997年實現的,當時潘建偉在奧地利因斯布魯克大學的塞林格教授組里讀博士。
他們在《自然》上發表了一篇題為《實驗量子隱形傳態》(可以搜“Experimentalquantumteleportation”)的文章,潘建偉是第二作者。
這篇文章后來入選了《自然》雜志的“百年物理學21篇經典論文”。
跟它并列的包括倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論、沃森和克里克發現DNA雙螺旋結構等等,這個陣容強大得嚇死人。
這篇文章在相關領域的重要性,差不多類似于平安格勒戰役對二戰的貢獻吧。
如果關注科研信息比較多的同學,應該記得15年有這樣伊澤消息:
中科大潘建偉項目組實現量子瞬間傳輸技術重大突破。
這項成果后來被英國物理學會評為2015年度十大物理學突破之首,被中國科技部評為2015年度中國科學十大進展之首。