量子的古怪性：为了制造纠缠光子，一束激光（呈紫色）在晶体中闪耀，将部分光子由一个拆成两个。这些光子发生了纠缠。红色激光不是实验的一部分，但显示了纠缠光子的路径。来源：Alessandro Cerè/新加坡国立大学量子技术中心
新加坡国立大学量子技术中心（CQT）和西班牙塞维利亚大学的研究人员报道了在实验室里从未出现过的成对光子间最极端的“纠缠”。这项结果发表在2015年10月30日的《物理评论快报》（PhysicalReview Letters）上。
这项成果是验证了量子物理学正确性，也鼓舞学者应用该原理，进一步开展量子密码学和量子计算研究。
“为了量子技术得到更好的应用，我们首先需要相信量子物理理论是完备的。”Pih Jou Shun说，他在CQT实施了这一实验。“此次试验的结果增加了我们对量子物理理论的信心。”他说。
定域实在性
纠缠指两个粒子，例如光子，可以组成联合状态。当处于这样的状态，任一被观测粒子的运动都是随机的，而一旦同时测量两个粒子你就会注意到它们的运动几乎同步。
阿尔伯特·爱因斯坦被量子物理预测所困扰一事尤为著名。他不喜欢一个粒子的随机性。他说“上帝不掷骰子”。也不喜欢两个粒子的相关性。他称之为“鬼魅般的超距作用。”
上世纪70年代以来的实验一直在寻找能证实量子论预测正确的证据。最近一个在荷兰完成的实验是首个去除数据收集假设的实验。
精密测量：在新加坡量子技术中心的实验进行了一个创纪录的纠缠测量——精度接近量子限制。来源：Alessandro Cerè/新加坡国立大学量子技术中心
技术上就像“无漏洞的贝尔实验”那样，实验没有回旋余地的表明：纠缠的粒子确实行为随机，它们也没有同步交换信号。（结果发表在2015年10月21日的《自然》上，DOI: 10.1038 / nature15759）
纠缠到最大值
在新加坡的实验室里，Poh和他的同事们也进行了贝尔实验，但并没有关闭漏洞，而是将干涉的设置增加到了理论最大值。
他们通过激光照射晶体制造出纠缠的光子。光子和晶体以这种方法相互作用，即一个光子偶尔分裂成两个并开始纠缠。这个团队用透镜、反光镜和一系列光学元件控制着光子以优化实验效果。
研究人员观察了3320万对优化光子对，将每一对分开来量，然后计算结果之间的相关性。
在类似贝尔实验的实验中，相关性的强度说明了光子是否纠缠。涉及的测量是复杂的，但可以简化到一个简单的数字。任何大于2的数值都是量子效应作用的证据。但是仍然存在着上限。
量子物理学预测任何相关度测量都不可能大于2倍根号2~2.82843。在CQT的实验中，他们测量值为2.82759 ± 0.00051，在0.03%的限制内。如果峰值珠穆朗玛峰的峰顶，这只是峰顶下2.6米处了。
没有推论
记录的结果也限制了计划的量子理论推论。今年早些时候Alexei Grinbaum和法国原子能总署（CEA）提出了一种模型，可以用更根本的理论有效地描述量子物理学。他使用信息理论计算出了一个相关度量的新极限。这 个计算考虑了在一个双粒子系统中观测者可以拥有多少信息，并给出了一个仅低于量子限制0.1%的相关度限制。
“你需要一个可以区分量子限制的非常精确的测量，这就是我们的成就所在。”Christian Kurtsiefer说，他是CQT的首席研究员和论文的合作者。这个团队的研究结果超过了Grinbaum限制并足以排除其背后的模型。
纠缠不允许超光速通信，但它可以用于密电和计算提速。检查相互作用是否有可能达到量子限制在应用中也十分有价值：它们的安全性和可靠性基于这个极限。
翻译：曹元青 校对：丁可含
原文链接
http://phys.org/news/2015-11-extreme-quantum-weirdness.html
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