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太阳成集团tyc234cc:《科学》:意研究证实量子问题没有简单的加减法

时间:2007-09-29 02:35:00 来源:

 

图片说明:对光子来说,1+2并不等于2+1。(图片来源:Nature

    据科学网2007928报道:从你那里拿走一些东西,剩下的会比原来的还多?不要惊讶,这不是橘子,而是量子。意大利科学家的一项最新研究发现,从一束激光中去除一个光子,剩余的光子可能比原来的还多。这是科学家首次利用实践证实量子物理中的一个基本规则——量子非交换效应(quantum non-commutative effect)。该研究成果照亮了通往量子加密技术的道路,相关论文发表在928的《科学》杂志上。

    从理论上来说,科学家已经知道,按照不同的顺序进行量子操作会导致不同的结果。这从海森堡测不准原理(Heisenberg uncertainty principle)可见一斑。该原理认为,不可能同时确定一个粒子的精确位置和动量,因为要测量这两个量必定会影响到粒子的属性。而该理论的数学表达式说明,测量位置和动量的先后顺序会影响得到的结果。

    在最新的研究中,意大利应用光学国家研究所(National Institute of Applied Optics)的Marco Bellini和同事利用实验验证了这一怪诞的问题。他们将一束激光穿过旋转的玻璃盘,这会在一定程度上增加该定向激光的混乱状态。尽管无法知晓激光束中光子的精确数量,但科学家可以通过量子态探测器确定光子的平均数量。随后,利用一种已被证实的技术,研究人员对激光束进行了两次操作——先加入一个光子再去除一个光子,以及先去除一个再加入一个。结果发现,两次实验最终测得的光子平均数量并不相同。

    值得注意的是,在某些条件下甚至还会出现这样的情况,即去除一个光子后,激光束的平均光子数量还会增加。Bellini说,“不要忘了这是量子层面,如果研究的是乒乓球就不会这样了。”

    美国罗彻斯特大学的Robert Boyd评价说,“这项实验进行得很漂亮,它是我所知晓的对非交换量子理论最直接的验证。”此外,BoydBellini的认识表示了认同,实验中添加或减少光子的技术原则上可应用于设计光线,从而为利用量子方法进行信息加密带来不可思议的帮助。

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