首张量子纠缠图像 什么是量子纠缠?

首张量子纠缠图像 什么是量子纠缠?

据物理学家组织网近日报道，英国物理学家首次拍摄到一种量子纠缠的照片，捕获到这种难以捉摸现象的视觉证据，最新研究有望促进量子计算等领域的发展。

量子纠缠

量子纠缠(quantum entanglement)，或称量子缠结，是一种量子力学现象，是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波，其量子态表达式:其中x1，x2分别代表了两个粒子的坐标，这样一个量子态的基本特征是在任何表象下，它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式。 定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。

量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间"交流"的速度很快，但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则，也即任何信息传递的速度都无法超过光速，仍然成立。 实际上的纠缠作用并不很远。

2016年12月，从中国科学技术大学获悉，潘建伟院士及同事陆朝阳、陈宇翱等近期在量子信息科研领域再获重大突破，他们通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源，首次成功实现"十光子纠缠"，再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。

2017年6月15日公布，中国量子科学实验卫星"墨子号"迎来了第一项重大成果，率先成功实现"千公里级"的星地双向量子纠缠分发，打破了此前国际上保持多年的"百公里级"纪录。

2018年2月，中国实现星地千公里级量子纠缠和密钥分发及隐形传态，荣获科技部2017年度中国科学十大进展。

在量子力学领域，两个相互作用的粒子——例如通过分束器的两个光子，无论它们相隔多远，仍能以一种非常奇怪的方式“纠缠”在一起，瞬间共享它们的物理状态。这种联系被称为量子纠缠，是量子力学领域的基本现象之一，爱因斯坦曾将其称为“幽灵般的超距作用”。

虽然量子纠缠在量子计算和密码学等实际应用中“大显身手”，但它从未被单张图像捕获过。最新研究中，格拉斯哥大学的物理学家建立了一个复杂的实验，用一张图像捕捉到了量子纠缠现象。

研究人员设计了一套系统，该系统朝着在液晶材料上显示的“非传统物质”发射了源于一个量子光源的一束纠缠光子，这些液晶材料会在光子通过时改变光子的相位。

在看到光子和与它发生纠缠的“双胞胎”同时出现时，相机拍摄了图像，首次为光子纠缠留下了珍贵的影像，得到的图像始终显示两个光子似乎相互反射并形成了一个指环形状。

量子纠缠第一次以图像的形式被看到，这一结果可推动量子计算新兴领域的发展，并催生新型成像技术和设备。

量子特点

量子力学是非定域的理论，这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实，因此，量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。

量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题，并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态，而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。

历史上，纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于"猫态"的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义，已在一些前沿领域中得到应用，特别是在量子信息方面(例如，量子远程通信)。我国科学家潘建伟已经成功的制备了8粒子最大纠缠态。