近日，一份研究報(bào)告中提到，兩束激光在出現(xiàn)奇怪的量子糾纏時(shí)，就像一對(duì)出生時(shí)被分開，后來又重聚的雙胞胎一樣，可以讓不可見的物體現(xiàn)形。
這些小貓和三叉戟的畫面是量子光學(xué)的進(jìn)步，這一新興的物理學(xué)科是建立在亞原子粒子之間令人驚訝的相互作用上的，愛因斯塔稱之為“幽靈”。
傳統(tǒng)相機(jī)捕捉的是物體反彈出去的光線。但發(fā)表于《自然》雜志中的這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻聲稱，產(chǎn)生畫面的光粒子或者光子并沒有穿透物體。
奧地利維也納的量子光學(xué)和量子信息研究所的GabrielaBarretoLemos是這項(xiàng)研究的領(lǐng)頭人，他說：“即使其他物理學(xué)家一開始都說‘你做不到’，但其實(shí)是有一個(gè)量子行為，非常奇怪”。
2009年，格拉斯哥大學(xué)用一個(gè)分裂的激光束做實(shí)驗(yàn)，首次展現(xiàn)了這種“幽靈般的影像”。但科學(xué)家們說，這種使用兩種不同顏色的激光束的新技術(shù)可以帶來可視化領(lǐng)域/技術(shù)的進(jìn)步。
從量子物理學(xué)角度來說，兩個(gè)激光束“糾纏”在一起意味著它們的光粒子即使相隔甚遠(yuǎn)，也有相似的特征。因此，大致說來，改變一個(gè)就會(huì)改變另一個(gè)。
位于馬里蘭州蓋瑟斯堡的國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局的量子光學(xué)專家PaulLett沒有加入這次的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，他說：“他們的做法是一個(gè)非常聰明的技巧。從某種意義上來說，也非常神奇。然而這里沒有什么新物理學(xué)，只是單純地展示了物理學(xué)。”
光學(xué)量子化
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，新的成像技術(shù)也許可以在肉眼難以看到的地方，用以改進(jìn)醫(yī)學(xué)成像或硅片光刻。
例如，在醫(yī)學(xué)方面，醫(yī)生可以用不可見波長的光來刺探組織，這種光不會(huì)損傷細(xì)胞，而同時(shí)又可以用糾纏狀態(tài)的可見光束拍下清晰的組織圖片。
“利用雙色光的優(yōu)勢(shì)是個(gè)不錯(cuò)的想法，”Lett說：“我們總是遇到這種情況：最適合探測(cè)的光波長卻拍不了最好的照片。你可以想象一下，像這樣改變光的顏色就能夠兼得魚與熊掌。”
尤其是，這種實(shí)驗(yàn)方法可以在可見光下拍攝那些通常只在紅外光下才能看到的物體，MilesPadgett說道。他是格拉斯哥蘇格蘭大學(xué)的量子光學(xué)專家，在2009年主持了“鬼成像”（ghostimaging）實(shí)驗(yàn)。
具有諷刺意味的是，這種糾纏的概念某種程度上歸功于愛因斯坦。他在1935年將之批評(píng)為量子物理學(xué)不可能性（在他看來）的數(shù)學(xué)缺陷，即將亞原子粒子既視為點(diǎn)狀，又視為波狀。
量子物理學(xué)家預(yù)言，操縱這些像波一樣的粒子，會(huì)改變遠(yuǎn)處那些看似無關(guān)聯(lián)的其他粒子。愛因斯坦把這種干擾叫做“幽靈般的超距作用”，他認(rèn)為這是不可能的。但事實(shí)證明，這真的發(fā)生了。
藍(lán)貓和黃貓的剪影圖是用看不到形狀的光粒子制作出來的。
檢測(cè)不到的光子
在新的試驗(yàn)中，物理學(xué)家把兩個(gè)獨(dú)立的激光束里不同波長的粒子糾纏在一起，因此顏色：一個(gè)是黃色的，一個(gè)是紅色的。
研究小組用紅色光束通過蝕刻模板，投射過小貓和三叉戟，約0.12英尺（3毫米）高。黃色的光束是單獨(dú)一行，沒有碰到物體。另外，蝕刻的形狀被設(shè)計(jì)成對(duì)黃色光不可見。
貓的形狀也是在向物理學(xué)家ErwinSchr?dinger致敬，他發(fā)明了著名的“薛定諤的貓”悖論。這是一個(gè)思維實(shí)驗(yàn)，那只名義上的貓同時(shí)活著和死去。亞原子粒子有時(shí)也以在這一特殊的行為方式，同時(shí)出現(xiàn)在很多地方。
在紅光穿過物體之后，物理學(xué)家們將之與黃色的激光束混合在一起，無論是平行的還是直角的。
紅色光隨后被丟棄，只有黃色光朝向攝像機(jī)。所以黃色光描摹出了物體的畫面。通過光的負(fù)片受到了直角的干擾。
“這個(gè)現(xiàn)象實(shí)際上是由于光子的干擾造成的，”Lemos說：“并不是說紅色光子改變了黃色光子，用量子力學(xué)的說法是，它們分享了波段，我們可以檢測(cè)到，看到圖像。”
盡管實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)申請(qǐng)了專利，但Lemos承認(rèn)實(shí)際應(yīng)用可能需要一段時(shí)間。
“這是一項(xiàng)長期的、很純凈的實(shí)驗(yàn)想法，”Lett說：“現(xiàn)在我們必須想一想，它是否可以帶來實(shí)際的應(yīng)用，還是依舊只是量子力學(xué)的巧妙示范。”
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