歷史可以追溯到宇宙大爆炸後不到10億年的類星體。
對於大多數人來說，量子糾纏是一種看似不切實際的理論，即兩顆粒子無論在時空上相距多麼遙遠，都可以以一種違反經典物理學規則的方式緊密相連在一起。20世紀60年代，物理學家約翰貝爾（John Bell）曾計算出了一個理論極限值，只要超過這個極限，這種關聯性就必須由量子理論來解釋，而不是一個經典物理理論。但是有人質疑，假如這種關聯不是量子糾纏的結果，而是其他一些隱藏的經典物理學現象的結果呢？這種“假如”被物理學家稱為驗證貝爾不等式是否成立的漏洞測試，其中最難以驗證的是一個名為“選擇的自由”（freedom-of-choice）的漏洞——這種可能性是，一些隱藏的、經典物理學變量可能會影響實驗者選擇一顆糾纏粒子進行實驗時的測試結果，進而讓結果看起來像是量子相關一樣，但實際上它並非如此（而依然是經典物理學的表現）。
去年2月，MIT的研究小組和合作夥伴一起利用600年前產生的星光來確認兩顆相互糾纏的光子性質，從而極大地限制了“選擇的自由”漏洞成立的可能範圍。他們的實驗證明，如果是一個經典物理學的機制引起了他們所觀察到的關聯現象，那麼它一定是在600多年前就已經開始運轉了，然而那時恆星最初的光還沒有被髮射出來，並且也遠遠在這一實驗被構思出來之前，所以這是不太可能的。
據《物理評論快報》（Physical Review Letters）8月20日刊發的一篇論文稱，該研究團隊極大地擴展了量子糾纏現象的範圍，並進一步限制了“選擇的自由”漏洞的可能性。研究人員以兩顆距離較遠的類星體為研究對象，來比較確定在配對的糾纏光子上即將採集的測量結果——其中一顆在78億年前發出光線，而另一顆在122億年前。他們在30000多對光子之間發現了相關性，其程度遠遠超過貝爾最初計算的經典物理學機制的極限。
該論文的共同作者、MIT物理學教授艾倫·古斯（Alan Guth）介紹道：“如果是某種實際上基於經典物理學機制的‘陰謀’正在模擬量子力學現象，那麼這個機制必須至少在78億年前就開始運作了——而且這個‘陰謀家’還得通過某種方式獲知了這個實驗將於何時、何地以及用何種方式進行。然而，這似乎是極端難以自圓其說的，所以我們有強有力的證據表明量子力學理論是這一現象正確的解釋。”
然而，“選擇的自由”漏洞仍有一個尚未被堵上的小小缺口。為了進一步限制它的範圍，研究小組想出了一個有趣的主意：回溯到更久遠的過去，利用宇宙微波背景中的光子等光源來進行實驗，這些光子是在宇宙大爆炸後作為殘餘輻射被釋放出來的，儘管這樣的實驗將會帶來一系列新的技術挑戰。
凱瑟教授強調：“想象我們可以在未來設計的新型實驗是很有趣的，不過就目前而言，我們很高興能夠針對這個特定漏洞採取行動。我們利用類星體的實驗對其他各種排除量子力學可能的解釋施加了極其嚴格的限制範圍。儘管量子力學聽起來很奇怪，但它仍然一如既往地與我們能夠設計的每一個實驗測試結果不謀而合。”
編譯：朱明逸 審稿：alone 責編：張夢
原文鏈接： https://phys.org/news/2018-08-ancient-quasars-quantum-entanglement.html
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