首張量子糾纏圖像

英國物理學家們通過一套特殊的相機，能夠捕捉到光子，并完成了珍貴的量子糾纏影像。這張照片的問世有望推動量子計算新興領域和新型成像技術設備的發展。

在量子力學領域，兩個相互作用的粒子——例如通過分束器的兩個光子，無論它們相隔多遠，仍能以一種非常奇怪的方式“糾纏”在一起，瞬間共享它們的物理狀態。這種聯系被稱為量子糾纏，是量子力學領域的基本現象之一，愛因斯坦曾將其稱為“幽靈般的超距作用”。

今天，雖然量子糾纏在量子計算和密碼學等實際應用中“大顯身手”，但它從未被單張圖像捕獲過。最新研究中，格拉斯哥大學的物理學家建立了一個復雜的實驗，用一張圖像捕捉到了量子糾纏現象。

研究人員設計了一套系統，該系統朝著在液晶材料上顯示的“非傳統物質”發射了源于一個量子光源的一束糾纏光子，這些液晶材料會在光子通過時改變光子的相位。

他們放置了一臺超靈敏的相機，能夠檢測單個光子。在看到光子和與它發生糾纏的“雙胞胎”同時出現時，相機拍攝了圖像，首次為光子糾纏留下了珍貴的影像，得到的圖像始終顯示兩個光子似乎相互反射并形成了一個指環形狀。

論文第一作者、格拉斯哥大學校物理與天文學院保羅-安東尼·莫羅博士說：“這張圖像是對自然基本屬性的優雅展示，量子糾纏第一次以圖像的形式被看到，這一結果可推動量子計算新興領域的發展，并催生新型成像技術和設備。”

可能有些人并不知道量子糾纏是什么，簡單說下。

量子是構成物體中最基本的粒子，電磁波、光都是由量子構成的，比如光子、電子等都是典型量子。

量子糾纏則是愛因斯坦提出來的一種理論，在量子力學領域里，兩個相互作用的粒子會以一種極其特殊方式"糾纏"在一起，形成一種糾纏系統，在這個系統里，無論相隔多遠，兩個粒子都會"瞬間"共享它們的物理狀態。

當一個粒子向左運動，那么與其糾纏在一起的另一個粒子會瞬間向右運動，這個"瞬間"是真實的瞬間，也就是說是一種"超光速"現象，愛因斯坦也稱其為"超光速的幽靈感應"。

這種糾纏系統理論上是可以相隔無限遠的，2017年量子科學實驗衛星墨子號將兩個量子糾纏的光子相距超過1200公里遠，還能保持量子糾纏的狀態。

這次英國物理學家拍攝了世界上第一張量子糾纏照片，確實是煞費苦心，研究人員使用的一種特殊的液晶材料，可以使光子通過時改變光子的相位，這樣與其糾纏的光子也會反方向移動。

這時候提前放置好的超級靈敏的照相機就派上用場了，這個相機也是極其特殊的，可以捕捉到單個光子，相機要在極其精準的時間內，把出現量子糾纏的2個光子運動給拍攝下來，經過無數次實驗，最終他們拍攝出第一張光子糾纏的相片。

這張相片里，糾纏的兩個光子在互相反方向射出，形成了一個指環狀。

量子糾纏效應的特殊性使得它極有可能成為信息傳遞的利器，就像這樣，如果有兩個盒子，一個盒子里裝了張紅紙，一個盒子里裝了張白紙，假如把一個盒子送到了火星上，你在地球上打開盒子，看到了白紙，那你瞬間就會知道火星上的盒子里裝的是紅紙。

量子糾纏傳遞信息就類似于這個例子，當你看到這個光子自旋向上運動時，那你肯定知道糾纏光子是自旋向下運動的，這樣就能傳遞信息了，而且是即時性的傳遞。

但是以目前的科技還不可以控制糾纏光子的自旋方向，但是相信以后這種技術一定會出現的，等到那時候，信息傳遞的速度將是質般的飛躍。

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