雷奕安的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/leiyian 关于未来的长远可持续发展技术方案,能源,量子力学,人工智能,等

博文

非纠缠光子也违背贝尔不等式说明了什么

已有 478 次阅读 2025-9-10 14:01 |个人分类:量子力学|系统分类:科研笔记

贝尔不等式自1964年提出以来,被视为检验量子非局域性的黄金标准。传统观点认为,只有量子纠缠——即粒子间存在一种“鬼魅般的超距作用”——才能导致贝尔不等式的违背,从而证明量子力学的非定域性。然而,2025年8月发表于《科学进展》(Science Advances,doi:10.1126/sciadv.adr1794)的论文颠覆了这一认知:非纠缠光子也能违背贝尔不等式 。这一发现并非表明“非纠缠光子也是纠缠的”,而是揭示了量子关联的更深本质——它只是合适全局条件下形成的“相关”,与任何真实存在的“纠缠”无关。

不存在所谓的“纠缠”——它只是全局条件下光与装置相互作用的表象,根本不是独立的物理实在。在可见光附近的能量段(几个电子伏特及以下),光只需用电磁波动来描述,根本不需要引入波粒二象性。这一观点不仅解释了实验结果,还为量子力学提供了更简洁、一致的诠释框架。

关键论点

  • 贝尔违背源于全局相关,而非“纠缠”。

  • 实验证明:量子现象(如关联)是全局条件下相互作用的产物。

  • 波粒二象性在低能量光中多余;电磁波动足以描述。

实验验证:非纠缠光子的贝尔违背

王凯等人的实验首次在非纠缠条件下实现了贝尔不等式的违背,贝尔参数S达到2.275 ± 0.057,超过经典极限2的四个标准差 。这一结果直接支持了“量子纠缠只是全局相关”的观点。

实验装置与方法

实验使用四个独立的概率性双光子源(基于自发参量下转换,SPDC),每个源由经典激光泵浦,产生偏振乘积态|H⟩|V⟩的光子对——这是一种可分离、非纠缠状态 。通过单模光纤和滤波器,任何潜在的动量或频率纠缠都被消除,确保系统无内在纠缠。

光子被引导入四臂干涉仪,路径被精确对齐,实现“量子不可区分性”——无法分辨光子来自哪个源 。相位α和β通过移动镜和移相器控制,类似于CHSH测试中的偏振角 。测量聚焦于四重符合计数:只有四个光子同时被探测器捕获时才记录事件。符合率模型为N(α, β) = g⁴N₀ [2 + 2 cos(α + β)],显示余弦依赖的干涉 。

这一设计的关键在于:关联并非来自纠缠,而是路径不可区分性诱导的多光子干涉 。在可见光能量段,这种干涉可用电磁波动描述,无需粒子性假设——光作为波动传播,干涉源于全局相干性 。

结果与意义

统计分析显示,联合概率和关联函数导致S = 2.275 ± 0.057,显著违背贝尔不等式 。这证明了全局诠释的说法:量子“纠缠”只是合适全局条件下形成的“相关”,类似于其他量子现象(如干涉和量子化),均源于体系与环境的相互作用 。实验未关闭局域性和探测漏洞,但其统计显著性足以质疑纠缠的必要性 。

在低能量光中(如实验使用的可见光),波粒二象性多余:电磁波动模型完全足以解释路径干涉和关联,无需引入粒子-波二元性 。

学界反响:支持、质疑与更广影响

该实验引发热议,支持者视其为非局域性的新证据,质疑者则指出方法论问题。

  • 支持观点:Modern Sciences报道强调,非纠缠路径不可区分性产生“量子鬼魅相互作用”,S值违背经典极限,支持全局相关的诠释 。Interesting Engineering指出,这挑战了纠缠垄断,暗示低能量光只需波动描述 。

  • 质疑观点:Wharton & Price批评后选择制造了假象,经典模型可复现结果 。New Scientist专家认为,未关闭漏洞允许经典解释 。Physics Detective主张经典光学(如Malus定律)足以解释,无需纠缠 。

共识:需无漏洞实验验证。分歧:是否真正证明纠缠错误?本文认为,是的——实验支持全局相关,而非真实“纠缠”。

理论阐释:纠缠是错误概念,因为不存在“纠缠”

实验结果与“全局近似诠释”一致,证明纠缠是一个误导性概念:不存在粒子间独立的“纠缠”,只有全局条件下形成的相互作用相关 。

全局近似诠释的核心

全局诠释认为,所有基本相互作用满足定域性和因果律,但量子力学用全局势场近似忽略了传播时间,导致“瞬时坍缩”和“非局域”假象 。纠缠只是这种近似的产物:粒子间关联源于全局环境,而非超距作用 。

  • 无纠缠的关联:实验中,贝尔违背来自路径干涉的全局相关,非粒子间“纽带” 。

  • 低能量光的波动描述:在几个eV以下,光作为电磁波动传播,干涉源于经典叠加,无需波粒二象性 。

纠缠概念错误,因为它假设独立实体鬼魅互联,而实际是相互作用的全局表现——不存在“纠缠”,只有相关。

未来展望:无漏洞实验与纠缠概念的终结

未来需消除后选择、关闭漏洞:使用确定性光子源和高效率探测器,实现公平抽样 。长距离干涉和量子随机数可关闭局域/自由选择漏洞 。

若成功,将终结纠缠概念,证明全局诠释的理解。

结论:向更真实的量子诠释迈进

非纠缠光子违背贝尔不等式说明,纠缠是一个错误概念——不存在独立“纠缠”,只有全局相关。实验与全局近似诠释一致,证明低能量光只需波动描述。这将重塑量子力学,推动更定域、一致的理论框架。



https://wap.sciencenet.cn/blog-268546-1501320.html

上一篇:无机智慧时代——人类如何面对?
下一篇:技术文明需要极高的道德匹配
收藏 IP: 124.205.76.*| 热度|

1 王涛

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2025-9-12 06:02

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部