近日，中國科學(xué)家潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)量子實(shí)驗(yàn)成果，終結(jié)了一場持續(xù)近百年的物理學(xué)巔峰對決。對決的雙方，是愛因斯坦和玻爾。這場學(xué)術(shù)界的“神仙打架”因何而起？結(jié)局究竟誰輸誰贏？
量子科技在“十五五”規(guī)劃建議里排在未來產(chǎn)業(yè)之首，但你可能不知道量子的提出和基礎(chǔ)研究其實(shí)已有百年之久。愛因斯坦和玻爾的爭論，就要從光量子這種令人費(fèi)解的“雙重人格”說起。
愛因斯坦與玻爾
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光就像一位擁有兩副面孔的天才演員。有時(shí)，它像水波，當(dāng)它穿過兩道狹縫，會(huì)像水波一樣形成“漣漪”，最終在屏幕上顯現(xiàn)出“斑馬線”一樣明暗相間的干涉條紋。有的時(shí)候，它又像一顆顆彈珠，當(dāng)光照射在金屬板上，能像打臺(tái)球一樣，把金屬里的電子打出來，產(chǎn)生電流。
不過最神奇也最讓人困惑的是，這兩種現(xiàn)象似乎不能同時(shí)被捕捉。愛因斯坦和玻爾的爭論，正根植于此。
愛因斯坦堅(jiān)信，這只是我們的觀測方式太笨拙，一定存在更聰明的方法，能同時(shí)揭開光的雙重面具，而玻爾卻提出一個(gè)更顛覆的觀念：這不是觀測的缺陷，而是微觀世界的終極法則——不可能同時(shí)獲得光子的路徑和保留干涉條紋！
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)，基于愛因斯坦的設(shè)想，設(shè)計(jì)了一個(gè)無比精妙的實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)原子來充當(dāng)“狹縫”。因?yàn)樵幼銐蜉p盈，當(dāng)光子撞擊這個(gè)原子時(shí)，科學(xué)家可通過原子的振動(dòng)方向精準(zhǔn)測算出光子的運(yùn)動(dòng)軌跡，這樣就可以完美復(fù)現(xiàn)愛因斯坦百年前的思想實(shí)驗(yàn)，來看看在遠(yuǎn)處的屏幕上還會(huì)不會(huì)留下明暗相間的干涉條紋。
如同玻爾所預(yù)言的那樣，當(dāng)科學(xué)家成功捕捉到光子的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，屏幕上的波紋竟悄然隱去；而當(dāng)屏幕上的條紋清晰顯現(xiàn)時(shí)，原子“狹縫”的振動(dòng)數(shù)據(jù)卻變得模糊不清，再也無法還原出單個(gè)光子的路徑?；蛟S，愛因斯坦所尋找的那種“兩全其美”的觀測方式，在自然的根本法則中并不存在。
單光子單原子量子干涉儀實(shí)現(xiàn)愛因斯坦思想實(shí)驗(yàn)
從這個(gè)實(shí)驗(yàn)來看，貌似愛因斯坦輸了，然而這場跨越百年的爭論，真正的價(jià)值遠(yuǎn)不止于勝負(fù)。愛因斯坦的深刻質(zhì)疑與玻爾的革命性構(gòu)想，共同為人類打開了一扇認(rèn)知微觀世界的大門。
如今，我們得以利用微觀粒子的“雙重身份”，建造計(jì)算能力顛覆想象的量子計(jì)算機(jī)，利用量子糾纏的“魔法”，打造安全的量子通信網(wǎng)絡(luò)。百年前“光的謎題”，正指引我們走向一個(gè)算力超群、通信無憂、感知極致的量子未來。
來源：央視新聞
責(zé)編：尹子
審校：娜拉
終審：魏蔚
核發(fā)：胡軍
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