人类拍到第一张量子纠缠照片，比黑洞照片更震撼

从EPR悖论，到贝尔不等式

在上个世纪，爱因斯坦、鲍里斯?波多尔斯基和纳森?长沙雨龙罗森共同提出了著名的EPR悖论(EPR分别是三位科学家姓氏首字母缩写)：

如果一个物理理论对物理实在的描述是完备的，那么物理实在的每个要素都必须在其中有它的对应量，即完备性判据。

当我们不对体系进行任何干扰，却能确定地预言某个物理量的值时，必定存在着一个物理实在的要素对应于这个物理量，即实在性判据。

简单来说，他们认为量子力学之所以能呈现出不可预测的概率性，是因为存在一些隐藏的物理变量。

爱因斯坦认为，如果这些隐变量真的存在，就必须把它们找出来。他也希望用所谓的 “定域隐变量理论” 来取代量子力学理论。

但是，到了1964年，年轻的贝尔提出了轰动世界的贝尔不等式。

这是一个有关是否存在完备局域隐变量理论的不等式。实验表明贝尔不等式不成立，说明不存在关于局域隐变量的物理理论可以复制量子力学的每一个预测(即贝尔定理)。

在贝尔的论文中，他给出了一个不等式：

若S=2，说明没有量子纠缠;

若23/2，说明存在量子纠缠。

而目前，科学界普遍接受了量子纠缠的存在，但却没有人真正见到过量子纠缠的图像。

在图像中执行贝尔不等式检验的成像设备

为了获取量子纠缠的图像，研究人员先是搭建了实验系统。

在图像中执行贝尔不等式检验的成像设备

在这个系统中，由一个β-硼酸钡(BBO)晶体组成，从而通过自发参数下转换(SPDC)在710 nm处产生空间纠缠的光子对。

这两个光子在一个分束器上分离，并传播到两个不同的光学系统：

第一个光子被放置在晶体的像平面上的空间光调制器(SLM)反射并显示相位对象，然后被收集到单模光纤(SMF)中，随后被单光子雪崩二极管(SPAD)检测到;

第二个光子通过一个约20米长的图像保存延迟线传播，最后被一个增强电荷耦合器件(ICCD)相机检测到。

——公式1

在这个实验过程中，研究人员为了对贝尔不等式进行成像，他们使用了简化版的公式1与通过SPDC生成的EPR状态所表现出的空间相关性结合，来获得贝尔行为的空间分辨率图像。

“自然基本属性的优雅展示”意味着什么?

最后，论文一作Paul-Antoine Moreau博士表示：

“这张图像是对自然基本属性的优雅展示，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。”

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