沒錯(cuò)，量子糾纏實(shí)際上是愛因斯坦、薛定諤等人的研究成果。
愛因斯坦構(gòu)想了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，描述了一個(gè)不穩(wěn)定的大粒子衰變成兩個(gè)小粒子（A和B）的情況：大粒子分裂成兩個(gè)同樣的小粒子。小粒子獲得動(dòng)能，分別向相反的兩個(gè)方向飛出去。如果粒子A的自旋為上，粒子B的自旋便一定是下，才能保持總體的自旋守恒，反之亦然。根據(jù)量子力學(xué)的說法，測(cè)量前兩個(gè)粒子應(yīng)該處于疊加態(tài)，比如“A上B下”和“A下B上”各占一定概率的疊加態(tài)（例如，概率各為50%）。然后，我們對(duì)A進(jìn)行測(cè)量，A的狀態(tài)便在一瞬間坍縮了，如果A的狀態(tài)坍縮為上，因?yàn)槭睾愕木壒?，B的狀態(tài)就一定為下。但是，假如A和B之間已經(jīng)相隔非常遙遠(yuǎn)，比如說幾萬光年，按照量子力學(xué)的理論，B也應(yīng)該是上下各一半的概率，為什么它能夠在A坍縮的那一瞬間，做到總是選擇下呢？難道A和B之間有某種方式及時(shí)地“互通消息”？即使假設(shè)它們能夠互相感知，它們之間傳遞的信號(hào)需要在一瞬間跨越幾萬光年，這個(gè)傳遞速度已經(jīng)超過了光速，而這種超距作用又是現(xiàn)有的物理知識(shí)不容許的。于是，愛因斯坦認(rèn)為：這就構(gòu)成了佯謬。愛因斯坦強(qiáng)調(diào)不可能有超距作用，意味著他堅(jiān)持經(jīng)典理論的“局域性”。量子力學(xué)已經(jīng)否定了確定性，這是愛因斯坦不認(rèn)可的。而現(xiàn)在，如果連局域性都要拋棄，這可是愛因斯坦絕對(duì)不能同意的，因而在文章中他將兩個(gè)粒子間瞬時(shí)的相互作用稱為“幽靈般的超距作用”。薛定諤讀完EPR論文之后，他用德文寫了一封信給愛因斯坦，在這封信里，他最先使用了術(shù)語Verschr?nkung（意思是糾纏），這是為了要形容在EPR思想實(shí)驗(yàn)里，兩個(gè)暫時(shí)耦合的粒子，不再耦合之后彼此之間仍舊維持的關(guān)聯(lián)。EPR佯謬也得到了玻爾的回應(yīng)。他認(rèn)為，因?yàn)閮蓚€(gè)粒子形成了一個(gè)互相糾纏的整體，只有用波函數(shù)描述的整體才有意義，不能將它們視為相隔甚遠(yuǎn)的兩個(gè)個(gè)體——既然是協(xié)調(diào)相關(guān)的一體，它們之間便無須傳遞什么信息。愛因斯坦絕對(duì)接受不了玻爾的這種古怪的說法，即使在之后的二三十年中，玻爾的理論占了上風(fēng)，量子理論如日中天，各個(gè)分支高速發(fā)展，給人類社會(huì)帶來偉大的技術(shù)革命，愛因斯坦仍然固執(zhí)地堅(jiān)持他的經(jīng)典信念，反對(duì)哥本哈根學(xué)派對(duì)量子理論的詮釋。1955年，愛因斯坦與世長辭，幾年后玻爾也離開了人世。但他們觀點(diǎn)的分歧依然沒有一個(gè)定論，直到1964年英國物理學(xué)家約翰·貝爾提出了著名的“貝爾不等式”。愛因斯坦一方堅(jiān)持認(rèn)為量子糾纏的隨機(jī)性是表面現(xiàn)象，背后可能藏有“隱變量”，貝爾本人也支持這個(gè)觀點(diǎn)。他試圖用實(shí)驗(yàn)來證明愛因斯坦的隱變量觀點(diǎn)是正確的。貝爾假設(shè)了一個(gè)上圖所示的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)出生確定論，這些光子的偏振方向都是已經(jīng)確定好了的，對(duì)一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果和對(duì)另一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果無關(guān)。但在量子力學(xué)中，對(duì)一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果必然影響另一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果。比如做4次實(shí)驗(yàn)，分別把左右兩邊的偏振片置于(0°, 0°)、(30°, 0°)、(0°, -30°)、(30°, -30°)的角度。第一種情況，所有的光子都能通過偏振片。第二、三種情況，是分別選擇每一邊的偏振片。第四種情況，是兩邊的偏振片都旋轉(zhuǎn)。簡單來說，如果對(duì)一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果和對(duì)另一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果無關(guān)，那么兩邊的偏振片都旋轉(zhuǎn)的結(jié)果≤每一邊偏振片分別旋轉(zhuǎn)的結(jié)果之和，這就是貝爾不等式。但根據(jù)量子理論，對(duì)一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果必然影響另一個(gè)光子的測(cè)量結(jié)果。那么，就會(huì)出現(xiàn)兩邊的偏振片都旋轉(zhuǎn)的結(jié)果＞每一邊偏振片分別旋轉(zhuǎn)的結(jié)果之和的情況。也就是說，如果該不等式成立，愛因斯坦獲勝，如果該不等式不成立，則玻爾獲勝。因此，貝爾不等式將愛因斯坦等人提出的EPR佯謬中的思想實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為真實(shí)可行的物理實(shí)驗(yàn)。盡管貝爾的原意是支持愛因斯坦，找出量子系統(tǒng)中的隱變量，但他的不等式導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻適得其反。在之后的幾十年里，所有貝爾測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都偏向于量子力學(xué)。1972年，物理學(xué)家克勞澤及其合作者弗里德曼，成為貝爾不等式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的第一人。實(shí)驗(yàn)結(jié)果違背貝爾不等式，證明了量子力學(xué)的正確性。1982年，巴黎第十一大學(xué)的阿蘭·阿斯佩等人在貝爾的幫助下，改進(jìn)了克勞澤和弗里德曼的貝爾定理實(shí)驗(yàn)，成功地堵住了部分主要漏洞。這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣違反貝爾不等式，證明了量子力學(xué)的非局域性。
▍背景簡介：本文摘自公眾號(hào)“光子盒”。
