古代类星体为量子纠缠提供了难以置信的证据

古代类星体为量子纠缠提供了难以置信的证据

远距离的类星体B 1608+656被前景中的两个更近的星系涂抹成明亮的弧形。

研究人员使用了两个叫做类星体的古老星系核,向这一方向迈出了巨大的一步。确定量子纠缠-一个概念,说粒子的性质可以联系在一起,不管它们在宇宙中的距离有多远。

如果量子纠缠是有效的,那么一对纠缠粒子之间可以存在数十亿光年,而影响一个粒子性质的行为将影响另一个粒子的性质。爱因斯坦描述了这种关联去年,麻省理工学院、维也纳大学和其他机构的物理学家提供有力证据对于量子纠缠,现在,同一组科学家进一步证实了量子纠缠。

科学家要想证明量子纠缠,就必须证明测量到的粒子之间的关联不能用经典物理学来解释。麻省理工学院关于这项新工作的陈述。在1960年代,物理学家约翰·贝尔计算了一个理论极限,过去粒子之间的关联必须有量子解释,而不是经典解释。

但麻省理工学院的研究人员说,在这一理论极限中存在漏洞,似乎相关粒子的观测有一个隐藏的、经典的解释。科学家们正在努力填补的这些漏洞之一就是所谓的“自由选择”漏洞,或者说未知的经典影响正在影响纠缠粒子的测量的可能性。利用这个漏洞,研究人员在没有量子关联的情况下观察到了量子关联。

去年,这个科学家团队展示了,使用600年前的星光如果他们观察到的粒子之间的关联可以用经典物理学来解释的话,那么这个经典起源就必须起源于600多年前-恒星的光才会发光。

为了进一步堵塞这一漏洞,这些研究人员现在使用了遥远而古老的方法。类星体-发光的、充满能量的星系核-看看粒子之间的相互关系是否可以用起源于600年前的经典力学来解释。换句话说,他们从去年的研究中取得了成功,并扩大了规模,为量子纠缠提供了进一步的证据。

为了做到这一点,他们选择使用78亿年前和122亿年前发射光的两颗类星体。研究人员利用这两颗类星体的光来确定偏振片倾斜的角度,该偏光镜测量每个光子的电场方向。

他们使用位于探测器处的望远镜来测量类星体光中纠缠光子(光粒子)的波长。如果光比参考波长红-这是一种用于比较的测量方法,所用波长与所研究的波长不同-则偏振片倾斜来测量入射光子。如果光比参考波长更蓝,偏振片就会倾斜到不同的角度来测量光子。

在去年进行的这项研究中,研究人员使用了小型望远镜,这些望远镜只允许他们测量600光年外恒星发出的光,但通过使用更大、更强大的望远镜,研究人员现在已经成功地测量了来自更老、更远类星体的光。

在研究与这些古老类星体纠缠的光子时,研究小组在3万对以上的光子中发现了关联。这些关联远远超出了Bell设定的极限,这表明,如果对相关粒子有任何经典解释的话,那么这些古老的类星体在数十亿年前发出光之前,它就必须来自于此。

“如果发生了一些阴谋,用一种实际上是经典的机制来模拟量子力学,那么这个机制就必须开始运作-至少在78亿年前,它就能准确地知道实验的时间、地点和方式,”麻省理工学院物理学家、这项新工作的合著者艾伦·古斯(Alan Guth)在声明中说,“这似乎令人难以置信。”难以置信,所以我们有很强的证据证明量子力学是正确的解释。“

因此,研究人员说,根据这些发现,测量到的相关性有一个经典的解释,这是“难以置信的”。他们说,这是量子力学引起这种关联的有力证据,而且量子纠缠是有效的。

“地球大约有45亿年的历史了,所以任何不同于量子力学的替代机制,如果利用这个漏洞产生了我们的结果,就必须在地球存在很久之前就已经存在了,更别提麻省理工学院了。”同时也是麻省理工学院物理学家和这项研究的合著者大卫·凯泽在声明中补充道。另一种解释可以追溯到宇宙历史的早期。“

通过切尔西·戈赫德,活科学 翻译sdbetty


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