新華社北京8月15日電(記者黃堃)愛因斯坦在許多人心中已成科學真理的代名詞,但了解科學史的人都知道,愛因斯坦代表的經典物理學派與玻爾等人代表的量子學派之間的論戰(zhàn)已近百年,許多問題還沒有最后答案。而中國即將發(fā)射的量子科學實驗衛(wèi)星,將有可能幫助解決關于量子糾纏的問題。
“鬼魅般的超距作用”,這是愛因斯坦在1935年對量子糾纏的評論。量子力學認為,兩個處于量子糾纏態(tài)的粒子無論相隔多遠,改變其中一個粒子的狀態(tài),另一個粒子的狀態(tài)就會馬上隨之改變。這種狀態(tài)之間的關聯不需經典物理學中的力場或電場,其關聯速度也可認為超過光速,這被稱為“量子非定域性”。愛因斯坦作為經典物理學的代表人物,對此表示懷疑,覺得這要能成立簡直是“見鬼了”。
百余年來,量子力學的許多理論不斷得到實驗結果支持,催生了原子彈、激光、核磁共振、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等重大發(fā)明,改變了整個世界,被認為是“第一次量子革命”。而對愛因斯坦提出的質疑開展的持續(xù)研究,助推了量子調控技術的發(fā)展,催生了以量子通信和量子計算為代表的量子信息技術,被認為是開啟了“第二次量子革命”。
但對于量子糾纏這個具體問題,目前的實驗結果還不能最終定論。中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心的陸朝陽教授告訴新華社記者,雖然已有許多實驗支持量子非定域性正確,但都還存在一些理論上的漏洞,“到目前為止,還沒有實現自由意志的量子非定域檢驗,也就是說,沒有一個實驗是百分之百地完全關閉所有的漏洞”。
中國即將發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星,從而提供一個在太空進行實驗的平臺,將有望通過超遠距離的量子糾纏實驗,來實現對量子非定域性的檢驗。量子衛(wèi)星項目的首席科學家是潘建偉院士,陸朝陽是潘建偉團隊的主要成員之一。他說,團隊計劃做相關實驗,“希望通過衛(wèi)星的幫助更好地回答愛因斯坦的世紀之問”。
不過陸朝陽也表示,并不是衛(wèi)星發(fā)射之后就能馬上實現對量子非定域性的“終極檢驗”,“要實現自由意志的量子非定域檢驗,需要將量子糾纏的分發(fā)距離達到幾十萬公里的量級,比如在月球上也要有個量子的觀測站,來實現地月之間的量子糾纏分發(fā)”。要達到這一目標,還有很長的路要走,“量子科學實驗衛(wèi)星所發(fā)展起來的技術,為這一終極目標邁出了關鍵一步”。
空間尺度的量子非定域性檢驗只是中國量子衛(wèi)星可能帶來重要科學成果的一個方面。由于此前全世界關于量子力學的實驗都是在地面上進行,在重力等條件發(fā)生很大變化的太空,同樣的量子力學實驗結果會不會有變化,是科學界非常關心的問題?!拔锢韺W家當然希望有變化了,” 陸朝陽說,“如果真的發(fā)生變化,那就打開了新的物理學的大門?!?/p>
看來,中國這顆量子衛(wèi)星,不僅可能幫助判斷愛因斯坦對量子糾纏的看法是否正確,還有可能為整個科學的發(fā)展做出巨大貢獻。