摘要:但在量子世界中,一种名为“量子纠缠”的现象,却像一把钥匙,打开了颠覆人类认知的大门:两个纠缠的量子,无论相隔多远,只要一个状态发生改变,另一个会瞬间做出响应,这种“超光速”的关联,曾让爱因斯坦直呼“幽灵般的超距作用”。
在经典物理世界里,光速是不可逾越的“速度天花板”,无论是火箭升空还是信号传输,都无法突破每秒30万公里的极限。
但在量子世界中,一种名为“量子纠缠”的现象,却像一把钥匙,打开了颠覆人类认知的大门:两个纠缠的量子,无论相隔多远,只要一个状态发生改变,另一个会瞬间做出响应,这种“超光速”的关联,曾让爱因斯坦直呼“幽灵般的超距作用”。
要理解量子纠缠,得先跳出宏观思维。
在经典世界里,一个物体的状态是确定的,比如一枚硬币,落地后要么是正面,要么是反面。但在量子世界,微观粒子的状态是“叠加”的:在未被观测前,一个电子的自旋状态可以同时是“上”和“下”,就像硬币同时处于正面和反面的叠加态,直到观测的瞬间,叠加态才会“坍缩”成一个确定状态。
量子纠缠,就是让两个微观粒子形成“命运共同体”。当两个粒子通过特定方式纠缠后,它们的叠加态会绑定在一起,若将它们比作一对“量子硬币”,未观测时,两者都处于“正+反”的叠加态;一旦观测其中一个,发现它是“正面”,另一个无论相隔1米还是1光年,都会瞬间坍缩成“反面”,且这个过程没有任何时间延迟。
这种“瞬间响应”,正是“超光速”争议的核心。
2015年,荷兰代尔夫特理工大学的科学家做了一项关键实验:他们将两个纠缠光子分别发送到相距1.2公里的两个实验室,当一边观测光子状态时,另一边的光子几乎同时出现对应的状态变化。通过精密计算,实验排除了“光速以内信号传递”的可能,证明这种关联的传播速度至少是光速的1000倍。
但这里有个关键前提:量子纠缠不能传递有用信息,因此它并不违背相对论。相对论禁止的是“超光速传递信息”,因为这会导致“时间倒流”等逻辑悖论。
尽管无法传递信息,量子纠缠的“超光速特性”仍给人类带来了革命性的技术突破。
在量子通信领域,利用量子纠缠的“不可克隆性”和“瞬间关联”,科学家造出了无法被破译的保密通信系统,一旦有人试图窃取量子信号,就会破坏粒子的纠缠状态,通信双方会立刻察觉。
2020年,我国“墨子号”量子科学实验卫星就利用量子纠缠,实现了千公里级的星地量子保密通信,证明了这项技术的实用性。
来源:宇宙怪谈