阅读笔记 -- 《量子纠缠》

03 成双成对的光(续)

为了避免检测器之间的密谋,提高实验的精确度,阿斯派克将前人的光子对的纠缠实验做了诸多改进,现在看来,除了更换光子源以外,在光子飞行中改变检测器方向的想法为结论的确定提供了更为坚实的证据。问题关键在于,如何将检测器每秒钟变换方向数百万次?答案就在于水的折射性质中。

当光线从水中穿出到空气,在分界面处,部分反射,部分折射,对于任何透明介质的折射率来说,存在一个入射光线与法线相夹的临界入射角度,当光线入射角度大于等于这个临界角时,折射光线完全消失,也就是全反射现象。现在,我们已经有了答案的大致思路,也就是说,与其变化检测器的位置,不如保持入射方向不变,通过控制水的全反射角度,使光线在界面处以每秒数百万次的频率在全发射和不发生全反射之间来回变换,发生全反射的光子被偏振器A检测到,不发生全反射的光子被偏振器B检测到。得到答案的最后一步是,对于水来说,当受到挤压时,水的折射率可以可控,低延迟地(比如,以声波在水中的传播速度)发生对应变化,这意味着,当我们已经懂得如何构建一个电流激励的压力波发生器后,我们便能高频率地来回水的全反射角,从而控制偏振方向的改变次数,比如,每秒变换2500万次。变化是如此的快,快到足以排除合理的怀疑。

即使阿斯派克的实验取得了成功,人们对量子论的研究仍然缺乏热情,尤其是那些恼人的,难以捉摸的光子。虽然激光可以更加可靠地激发钙原子获得纠缠的光子,但是单个纠缠的光子对仍然难以获得,就像阿斯派克本人说的那样:“我们得到的是一束原子束––在真空室中运动的原子集合”,更糟糕的是,光子的飞出方向并不总是相同的,如何确定得到的两个光子确实是纠缠的光子对,而不是随意、没有联系的光子碰巧的配对,是个错综复杂的事情。再次唤醒人们对纠缠兴趣的是,一种产生纠缠光子对更可靠的来源,比如一片典型的晶体,冰州石。

Ziqiang Huang wechat
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