震撼新發現:量子糾纏的光學全息圖證明太極圖真實存在!

目前,現代物理學家們認為,最重要而且神秘的研究領域是量子力學,有許多方面的研究獲得了巨大成功。但是對一些最重要概念和現象的詮釋,仍然是眾說紛紜。其中,微觀粒子的「量子纏繞」現象就是個例子。

量子糾纏

「量子糾纏」, 是指兩個相距較遠的粒子之間的奇怪聯繫,無論他們相隔多遠,理論上這個距離可以比銀河系直徑還大,其量子狀態仍能糾纏在一起,共享同一個整體的物理狀態。這種超距的量子關聯被稱為量子糾纏,也被愛因斯坦稱幽靈般的超距作用。也就是說,兩個光粒子或光子的狀態總是彼此不可分割地結合在一起,一個粒子的改變會導致一個粒子的改變

為了對量子物體做出準確的預測,物理學家需要找到它的波函數:對其狀態的描述,存在於光子可以採取的所有可能物理值的疊加中。糾纏使得尋找兩個相連粒子的波函數成為一項挑戰,因為對一個粒子的任何測量也會導致另一個粒子的瞬時變化。

「量子糾纏」光學全息圖

早在2019年的《科學·進展》中,英國格拉斯哥大學的物理學家保羅-安托萬·莫羅(Paul-Antoine Moreau)帶領團隊就公佈了首次拍攝到量子糾纏的照片。不過當時成像比較模糊,如同兩輪彎月。

2019年《科學·進展》英國格拉斯哥大學保羅-安托萬·莫羅(Paul-Antoine Moreau)公佈首次拍攝到量子糾纏的照片
2019年《科學·進展》英國格拉斯哥大學保羅-安托萬·莫羅(Paul-Antoine Moreau)公佈首次拍攝到量子糾纏的照片

2023年8月14日,科學家在《自然光子學》上發表了題為「空間雙光子態振幅和相位的干涉成像」的文章,詳細介紹了他們首次使用雙光子數字全息術和超高精度相機來實現實時可視化兩個量子糾纏的光粒子,發現它們看起來像一個令人驚嘆的太極圖。

兩個糾纏光子的全息圖像的重建 (圖片來源:Nature Photonics、Zia 等人《自然光子學》)

據瞭解, 這項研究出自於加拿大渥太華大學的研究人員與羅馬薩皮恩扎大學的達尼洛·齊亞(Danilo Zia)和法比奧·夏里諾(Fabio Sciarrino)。這次研究人員通過干涉方式,找到了一種重建相關雙光子態空間結構的新方法。他們表示新方法比以前的技術快得多,原先需要幾天,現在只需要幾分鐘。

光學全息圖使用兩束光束來創建3D圖像:一束光束擊中物體並從物體上反射,而另一束光束則照射在記錄介質上。全息圖是由光干涉圖案形成的,或者是兩個光波的波峰和波谷相加或相互抵消的圖案。物理學家使用類似的方法,通過他們用另一種已知狀態製作的干涉圖案來捕獲糾纏光子狀態的圖像。然後,通過用納秒級精確相機捕獲所得圖像,揭示了兩個糾纏光子的令人驚嘆的陰陽圖像。

量子糾纏圖酷似太極圖不是偶然的。量子糾纏揭示了物質之間的聯繫,而且可能不只是體現在我們這個空間的物質之間的聯繫。

據考古發現,太極圖至少在7000年前就出現了。在中國自古至今,太極圖作為道家的標誌符號一直在使用。是不是前人發現了量子糾纏的奧秘,看到了這個量子糾纏圖而把其作為宇宙奧秘的高度抽象而流傳下來呢?

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