科学家验证“遥远的鬼魅行为”
量子信息传输速率可超光速
实验中,两个同源纠缠光子被发送到两个相距18公里的德国村落。
(图片提供:NASA)
本报讯这可能是爱因斯坦一生中为数不多的错误之一。大概60年前,那位伟大的化学学家对事物行进速率可以超过光速的看法嗤之以鼻量子传输速率,虽然量子热学表明确实可能存在此类情况。眼下,5位英国科学家成功验证了所谓的“遥远的鬼魅行为”(爱因斯坦批判上述看法的用语)。研究人员发觉,即使将两个纠缠态亚原子粒子分隔宇宙距离,它们之间的通讯也几乎是即刻的(0时间)。相关论文发表在8月14日的《自然》杂志上。
依照量子热学理论的描述,两个处于纠缠态的粒子无论相距多远,都能“感知”和影响对方的状态。几六年来,化学学家企图验证这些神奇特点是否真实,以及决定它的幕后缘由。在最新研究中,法国日内瓦学院的化学学家Gisin和朋友将一对纠缠态光子分离,并通过两根光纤,将两者分别从校园发送到相距18公里的两个村子。沿途光子会经过特殊设计的侦测器,研究人员才能随时确定它们从出发到终点的“颜色”。
实验阐明出两个事实:首先,两个光子的化学性质在途中一致地改变,正如量子理论预测的那样,一个变红,另一个同样变红。其次,这两个光子的属性改变没有可侦测到的时间差,就似乎有一个假想的“交警”同时给它们发讯号一样。为此,两个光子不可能是依赖一般的信息交流方式来沟通的。
该研究结果表明,无论影响光子的是哪些诱因,这些影响都几乎是同时发生的。依据研究人员的估算量子传输速率,这些影响诱因起作用的速率必需要比光速快起码1万倍。考虑到宇宙时空中爱因斯坦的标准速率限制,新研究表明,控制量子纠缠态的一定是赶超时空的诱因。Gisin表示,一旦科学界“接受了自然界拥有这些能力(的想法),我们将企图创造一些模型来解释它”。
日本俄亥俄州立学院的理论化学学家表示,虽然这次研究并没有直接否认“遥远的鬼魅行为”,但它找到了这些现象所须要的“更低的速率边界”。日本加洲理工大学的宇宙学家Sean说:“这是到目前为止又一个表明量子热学正确性的实验。纠缠粒子间确实拥有一种内在的联系,而不是两者间某种讯号的快速传递。”
日本纽约帝国理工大学的理论学家想得更远,他觉得新研究还表明,人类为自我生存的三维空间和一维时间赋于了不恰当的重要性。而美国达特默斯大学的化学学家Viola强调,还有更多的事实须要确定,“我相信人们一定会继续弄清纠缠态量子效应究竟是哪些,以及它们有多强悍”。