刘山亮
量子纠缠被实验证实了吗?
2018-5-26 18:59
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    关于量子纠缠有两种不同的观点。一种观点认为,在没有外来干扰的情况下,不论两个量子飞离的多远,它们的初始纠缠不会发生变化通过测量一个量子的状态,就会知道另一个量子的状态;对其中任一个量子的测量不会影响另一个量子的状态或测量结果。量子纠缠的这种非定域性完全符合爱因斯坦的定域性原理是非常自然的。这种观是粒子物理中粒子对产生、探测和鉴别的理论基础,已经得到广泛的应用和实验证实。

另一种观点认为,即使在没有外来干扰的情况下,不论两个量子飞离的多远,对其中任一个量子的测量会影响另一个量子的状态或测量结果。这种观点与爱因斯坦的定域性原理是不相容的,不仅没有得到实验的直接证实,而且与粒子物理中粒子对产生、探测和鉴别的理论和实验是不相容的。需要指出的是,上述两种观点都认为量子纠缠是非定域的,它们根本分歧在于:量子纠缠的这种非定域是否符合爱因斯坦的定域性原理。1964年贝尔不等式提出后,很多人认为:可以通过实验检验贝尔不等式,从而判决上述观点是否正确。

自从上世纪70 年代以来,已经完成了许多实验来检验贝尔不等式或CHSH不等式。我国的“墨子号”量子科学实验卫星就把远距离量子纠缠分发来检验贝尔不等式作为三个主要目标之一[1]。这些实验结果都违反了贝尔不等式或CHSH不等式,证实量子力学的统计预言是正确的。然而,正如我在博文《贝尔不等式与量子纠缠》和《CHSH不等式与量子纠缠》中所述,贝尔不等式或CHSH不等式是基于违背实验规律的假定推导出来的,它的破坏是由于这违背实验规律的假定,而不是爱因斯坦的定域性原理。另一方面,量子力学的预言来自于量子纠缠对的波函数及其恩的几率解释,恩的波函数几率解释与爱因斯坦的定域性原理没有矛盾。事实上,与爱因斯坦的定域性原理不相容的是波函数的坍塌诠释。然而量子力学的预言是由玻恩的波函数几率解释得到的,与波函数的坍塌诠释无关。因此,虽然检验贝尔不等式的实验证实了量子力学的预言是正确的,但是不能证明爱因斯坦的定域性原理是错误的。

综上所述,已有的实验已经证实:量子纠缠的确存在,它的非定域性与爱因斯坦的定域性原理没有矛盾,波函数的坍塌诠释是错误的。

 

参考文献

[1] 彭承志,潘建伟.中国科学院院刊.2016(09).


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