震撼新发现:量子纠缠的光学全息图证明太极图真实存在!

目前,现代物理学家们认为,最重要而且神秘的研究领域是量子力学,有许多方面的研究获得了巨大成功。但是对一些最重要概念和现象的诠释,仍然是众说纷纭。其中,微观粒子的“量子缠绕”现象就是个例子。

量子纠缠

“量子纠缠”, 是指两个相距较远的粒子之间的奇怪联系,无论他们相隔多远,理论上这个距离可以比银河系直径还大,其量子状态仍能纠缠在一起,共享同一个整体的物理状态。这种超距的量子关联被称为量子纠缠,也被爱因斯坦称幽灵般的超距作用。也就是说,两个光粒子或光子的状态总是彼此不可分割地结合在一起,一个粒子的改变会导致一个粒子的改变

为了对量子物体做出准确的预测,物理学家需要找到它的波函数:对其状态的描述,存在于光子可以采取的所有可能物理值的叠加中。纠缠使得寻找两个相连粒子的波函数成为一项挑战,因为对一个粒子的任何测量也会导致另一个粒子的瞬时变化。

“量子纠缠”光学全息图

早在2019年的《科学·进展》中,英国格拉斯哥大学的物理学家保罗-安托万·莫罗(Paul-Antoine Moreau)带领团队就公布了首次拍摄到量子纠缠的照片。不过当时成像比较模糊,如同两轮弯月。

2019年《科学·进展》英国格拉斯哥大学保罗-安托万·莫罗(Paul-Antoine Moreau)公布首次拍摄到量子纠缠的照片
2019年《科学·进展》英国格拉斯哥大学保罗-安托万·莫罗(Paul-Antoine Moreau)公布首次拍摄到量子纠缠的照片

2023年8月14日,科学家在《自然光子学》上发表了题为“空间双光子态振幅和相位的干涉成像”的文章,详细介绍了他们首次使用双光子数字全息术和超高精度相机来实现实时可视化两个量子纠缠的光粒子,发现它们看起来像一个令人惊叹的太极图。

两个纠缠光子的全息图像的重建 (图片来源:Nature Photonics、Zia 等人《自然光子学》)

据了解, 这项研究出自于加拿大渥太华大学的研究人员与罗马萨皮恩扎大学的达尼洛·齐亚(Danilo Zia)和法比奥·夏里诺(Fabio Sciarrino)。这次研究人员通过干涉方式,找到了一种重建相关双光子态空间结构的新方法。他们表示新方法比以前的技术快得多,原先需要几天,现在只需要几分钟。

光学全息图使用两束光束来创建3D图像:一束光束击中物体并从物体上反射,而另一束光束则照射在记录介质上。全息图是由光干涉图案形成的,或者是两个光波的波峰和波谷相加或相互抵消的图案。物理学家使用类似的方法,通过他们用另一种已知状态制作的干涉图案来捕获纠缠光子状态的图像。然后,通过用纳秒级精确相机捕获所得图像,揭示了两个纠缠光子的令人惊叹的阴阳图像。

量子纠缠图酷似太极图不是偶然的。量子纠缠揭示了物质之间的联系,而且可能不只是体现在我们这个空间的物质之间的联系。

据考古发现,太极图至少在7000年前就出现了。在中国自古至今,太极图作为道家的标志符号一直在使用。是不是前人发现了量子纠缠的奥秘,看到了这个量子纠缠图而把其作为宇宙奥秘的高度抽象而流传下来呢?

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