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2004/12/02/22:04:57
单光子非定域性的实验验证
http://www.qiji.cn/news/ 奇迹报道
 【PRFocus, 14 May 2004】根据量子力学，两个空间上分离的粒子是密切地联系在一起的，所以即使它们彼此离的很远，它们仍然可相互影响。今年5月7日出版的《物理学评论快报》报道，科学家观测到了光子同时出现在两个位置的物理效应。这里的窍门是在我们不知道光子确切位置的情况下，测量光子的物理效应。该结果提供了一种制造量子计算机的新方法。（qiji.cn/eprint/abs/1177）
过去，科学家通常研究粒子对的量子力学效应，很多实验都表明处于纠缠态的两粒子即使相距很远也能互相通信。这种长距离的联系就是量子力学奇特性质——非定域性（nonlocality）的体现。
现在，来自瑞典的 Hessmo 小组研究了单光子的非定域性。他们使用一个标准的分光镜把光束分为左右两束。如果降低入射光的亮度，使光弱到光子是一个一个地入射的。在左右两束光的光路上放置光子探测器，可以探测在两光路上各自的光强。
根据量子力学，单个光子在通过分光镜时，同时被反射和透射，并同时在左右两个路径上传播，直到光子被其中一个探测器探测到为止。但是为了证明光子确实在左右两个路径上都同时存在，我们就必须能在不直接测量光子位置的前提下观察到相应的物理效应——否则非定域性将被破坏。为了满足这个条件，研究者使用第二束“参考”光束也射入分光镜，这样探测器就无法区分单光子与参考光束中的光子。
为了证明单光子同时出现在两个路径，研究者测量了它与参考光束干涉的效应。当两者处于“相长”条件时——意味着它们的电磁场振荡是同步的，该路径上的光子探测器将比两者处于“相消”条件观测到更多的光子。而这种增强效果在另外一个方向上也会被观察到，因为单光子同时也在那个方向上。这就意味着，如果我们在一个路径上观察到单光子，那么我们也会“同时”在另一路径上也观察到这个光子。
研究者通过调节参考光束的相位，发现“相长”条件时的光强是“相消”时的5倍。Hessmo 认为这种新技术的稳定性使得更复杂的设计成为可能，包括实现量子计算。
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Don't Let Them Know You're Watching
An experimental demonstration of single photon nonlocality
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