[轉貼] 分身有術的光子

godzilla

一群瑞典的科學家利用間接的方法驗證了量子力學中的一項基本原理：單一粒子可以同時出現在兩個不同的地方．

根據量子力學原理，每個粒子再接受觀測之前可以允許同時存在於數個量子態之中，但是一但受到直接觀測便只能出現在某一個量子態中．而再觀測前同時粒子出現在數個量子態的情況下，儘管距離很遠，這些量子態依舊會互相影響，也就是所謂的量子糾纏效應(QUANTUM ENGANGLEMENT)，所以可以利用這種性質在遠距離傳遞訊息．

瑞典Royal Institute of Technology in Kista的 Björn Hessmo用一個在九零年代所提出的想法，利用光子來驗證這項性質．他先建造一個具有兩個分支的光路，並在兩個光路上分別裝設探測器．他在利用一個相當微弱的光源，以一次一個光子的數量將光子打進這個光路，使這個光子在未受到觀測前是同時存在於兩個光路之間的．

現在的問題是要如何證明這個光子同時出現在兩條光路上呢？直接觀測顯然不可行，因為這會破壞掉光子的量子性質，強迫光子出現在某一邊．解決的方法是引入另一個參考光子，並讓它同時進入兩個光路間．在某個光路中，如果參考光子和原光子為同調(in phase)，會產生比非同調狀況時更多的光子．二者的效應可相差至五倍之多．但是因為兩個光路間的光子量子態效應訊息可以相互傳遞，所以剛一個偵測器感受到一個光子的存在時，另一個偵測器也會同時偵測到光子的存在．

這個間接的方法巧妙的證實了這個量子效應，對所謂的量子資訊(quantum information)將會提供一些新穎的想法．