最新發現使得量子計算和加密領域或有巨大飛躍

量子糾纏（quantum entanglement）是一種量子力學現象，是1935年由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出的一種波。

對於現代物理學家來說，量子糾纏仍然是最具挑戰性的研究領域之一，愛因斯坦甚至曾將其描述為「鬼魅般的超距動作」。科學家們一直試圖調和量子糾纏與經典力學，使二者能夠共存。

從本質上講，兩個粒子可以超距相互作用這一事實，違背了定域性（locality）和實在性（realism）。用術語說，這違背了貝爾不等式（Bell』s Ineqaulity）。

幾十年來，貝爾不等式都被用來表明，儘管與量子力學（quantum mechanics）不相符，定域性與實在性還是成立的。然而，在最近的一項研究中，來自慕尼黑大學和馬克斯普朗克量子光學研究所的研究人員進行的實驗再次違背了貝爾不等式，證明了量子糾纏的存在。

最近，《物理評論快報》發表了這篇題為《利用糾纏原子製備的貝爾檢驗同時填補了測量和定域性兩大漏洞》（Event-Ready Bell Test Using Entangled Atoms Simultaneously Closing Detection and Locality Loopholes）的研究。

實驗的藝術概念圖，其中相距400米的兩個原子被製備到相互糾纏的狀態。圖片提供者：Wenjamin Rosenfeld

慕尼黑大學和馬克斯普朗克量子光學研究所的物理學家文傑明·羅森菲爾德（Wenjamin Rosenfeld）是該研究團隊的負責人，該團隊通過實現兩個超距離粒子的糾纏製備來檢驗貝爾不等式。

貝爾不等式由愛爾蘭物理學家約翰·貝爾（ John Bell）發明，闡明了物體性質的存在與對其的測量無關（即實在性），而且任何信息或物理作用都不能超光速傳播（即定域性）。這些規則完美地描述了我們人類每天經歷的現實體驗，即事物處在特定的空間和時間之中，並獨立於觀察者而存在。

愛爾蘭物理學家約翰·貝爾設計了一項檢驗，表明自然界並沒有如愛因斯坦所說的那樣「把變數隱藏了起來」。圖片提供者：歐洲核子研究組織（CERN）

然而，量子層面的物質似乎不遵循這些規則。不僅粒子可以不限局域地超距離作用（即糾纏），而且粒子的性質在測量之前也是不能被定義的。儘管所有的實驗都證實了量子力學的預測是正確的，一些科學家仍然認為存在一些支持定域性的漏洞。

為了解決這一問題，慕尼黑大學的研究團隊利用校園內的兩個實驗室進行了一次實驗。第一個實驗室位於物理系的地下室，第二個實驗室位於經濟系的地下室，兩個實驗室大約相距400米。在兩個實驗室中，團隊分別在定域陷阱中捕獲一個單一的銣原子，然後激發它們直到釋放出一個光子。

這項實驗在德國慕尼黑大學校園內進行，兩個地點相距398米。圖片提供者：羅森菲爾德等-美國物理協會（American Physical Society）

文傑明·羅森菲爾德博士在馬克斯普朗克量子光學研究所的新聞稿中闡述道：「我們的兩個測量站是獨立運行的，並分別配備了激光和控制系統。由於實驗室之間的距離為400米，兩者之間的通信則需要1328納秒，這比測量過程的持續時間要長得多，因此實驗室的測量信息並不能相通，這樣也就填補了定域性的漏洞。」

文章來源：

https://www.universetoday.com/136648/physicists-take-step-towards-quantum-computing-encryption-new-experiment/

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