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量子延迟再获重大进展,“现实”或取决于你“未来”的选择
点击:  作者:存在之轻    来源:今日头条  发布时间:2017-11-10 08:49:46

 

          根据量子力学,光具有波粒二象性,也就是光子既会像粒子,也会像波一样运动。而最新的科学研究表明,光究竟呈现粒子性还是波动性,取决于对它们的测量方式,或者说取决于人的选择。过去人们对这一选择理论只是一些基础的理论设想。而最近,意大利科学家进行的“奇怪”空间实验已经证实,正如量子力学所言,现实是你所选择的,或者说是你“未来”的选择决定的。

来自意大利的一个研究团队通过从卫星发射光量子初步证实了该结论。即使错过了决定光量子呈现波动性还是粒子性的时间点,观察者仍旧可以对其呈现形式做出选择。研究人员说,这种类似延迟选择的实验有可能帮助人们更好地探索量子理论和相对论之间的模糊边际。

早在20世纪70年代末期,科学家就意识到,实验者甚至可以延迟做出这个选择,直到光量子几乎完全通过一些设备后,再做决定。这证明了光量子的行为不可预测。科学家利用马赫—曾德干涉仪一次一个地发送光子,借助一种镜状“分束器”,干涉仪会将进入其中的光子的量子波分成两半,并使这两个波沿着相反方向行进。然后,第二个分束器再重新组合这两个相互干涉的波,以将光子引流到检测器中。哪个检测器会被触发取决于两个路径长度的差异,这也正是预期中干涉波间通常会出现的情况。移除第二个光束分离器,干涉不再存在。相反,第一个分束器发出的光量子就会像一个粒子一样,必须采取其中一条路径。而且,不论路径长度如何,这些光量子都会以相同的概率落在检测器上。实验者甚至可以等到去除第二个分束器,直到光子通过第一个分束器后,再进行测量。这个表明了一个奇怪结论,那就是当下的选择和决策竟然决定了过去的事件:光量子是分裂呈现波动性还是通过单一路径呈现粒子性。

意大利帕多瓦大学的研究团队在意大利南部的马泰拉激光测距天文台使用1.5米长的望远镜进行了一个实验。他们从数千公里外的卫星上发射光量子并进行测量。研究人员在地球上用具有不同长度路径的马赫—曾德干涉仪发射光子。路径长度的差异会使单脉冲信号分为时间相差3.5纳秒的两个脉冲,然后再通过望远镜向太空射出。一旦脉冲返回,实验者就会将它们再导回干涉仪。该装置可以消除时移,或者使其倍增而不会互相干涉。当然,物理学家必须选择什么事情发生。

当实验者将脉冲信号重叠时,正如预期中的干涉波一样,光量子将会以两个不同的概率触发不同的检测器。当脉冲不能相互干涉时,光子都会像粒子一样,以相同的概率触发任意一个检测器。物理学家会在光从卫星发出后的10毫秒的往返行程中决定以何种方式进行测量,从而决定了光子离开第一个分束器后将呈现何种性质。

这场不同寻常的太空实验证实了量子力学中的一个观点,即“现实”是可以由人们选择的。该论文近日发表在《科学进展》上。这次实验成功将“量子光学”从实验室引入太空的一次显著实例。

责任编辑:向太阳
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