https://new.qq.com/omn/20180510/20180510A091IF.html 對量子物理感興趣的讀者可能還記得2016年11月30日的一場趣味科學盛會：大貝爾實 驗。該實驗邀請全球範圍的大量志願者共同參與證偽貝爾不等式，打破愛因斯坦對量子物 理的終極質疑。 　　志願者要做的事其實非常簡單：在過關遊戲中快速隨機地按下0或者1，這些隨機數隨 後被分配給全球9個研究機構進行實驗，其中包括中國科學技術大學的潘建偉團隊。 　　為什麽要選擇“人肉”生成隨機數呢？原來，傳統的貝爾實驗遭受“自由意志漏洞” 的詬病。吹毛求疵的科學家們總擔心實驗過程不是真正的隨機，冥冥之中受到某種上帝般 的預設條件控制。大貝爾實驗的思路是相信人類擁有真正的自由意志，即使“上帝”真的 存在，成千上萬個自由意志選擇的隨機數也足以發動一場令預設網絡癱瘓的DDoS（分布式 拒絕服務）攻擊。 　　北京時間5月10日淩晨1時，實驗結果以論文的形式在世界頂級學術期刊《自然》上發 表。實驗共吸引了越10萬名志願者參與，在12小時內持續產生每秒逾1000比特的數據流。 這些隨機數被用於13個不同的貝爾實驗上，有些通過光子糾纏進行，還有些通過原子系統 或超導設備。大部分實驗結果強有力地證偽了愛因斯坦的定域實在論，符合量子力學理論 。 　　10萬個普通人，是如何成功挑戰愛因斯坦的呢？ 　　“遠程鬧鬼”與愛因斯坦定域實在論 　　科學家們在量子力學的世界中，發現了許多奇妙的現象，比如疊加態。一個光子可以 同時處於水平偏振和垂直偏振兩個狀態的疊加，而一旦對該光子的狀態進行測量，它就會 隨機坍縮到其中一種狀態。 　　愛因斯坦反感這種“上帝擲骰子”一般的解釋，他認為，測量結果受到某種未知的“ 隱變量”的影響，被稱為愛因斯坦定域實在論。 　　所謂定域，指的是信息傳播的速度無法超過光速，一個位置的行動無法對其他位置產 生瞬間影響；所謂實在論，指的是我們所觀察到的現象都對應著物理實在的特性值，無論 我們是否去觀測。 　　為了證明量子力學是一種不完備的理論，三個物理學家愛因斯坦（Einstein）、波多 爾斯基（Podolsky）和羅森（Rosen）假設了一種匪夷所思的實驗，被稱為EPR佯謬： 　　處於糾纏態的兩個光子A和B，不論相距多遠都存在一種關聯，其中光子A狀態發生改 變（比如人們對其進行觀測），光子B的狀態會瞬時發生相應改變。比方說，如果A的偏振 態是“向上”的，B的偏振態必然是“向下”的。 　　用愛因斯坦本人的話來說，這簡直是“遠程鬧鬼”。為此，他與另一位偉大的物理學 家玻爾爭論了半個世紀。 　　1964年，愛爾蘭物理學家貝爾想出了一個方法可以作為愛因斯坦和玻爾之間的裁判— “貝爾不等式”，如果“隱變量”真的存在，同時測量兩個分隔的粒子時，其結果的可能 關聯程度應該遵從某個嚴格的限制。如果測量結果顯示貝爾不等式不成立，愛因斯坦對於 定域實在論的執著就是錯的。 　　防止“隱變量”串通作弊 　　後來的實驗逐漸證明，“鬧鬼”的量子糾纏並非只是匪夷所思的假設，而是真實存在 的現象。但嚴格來說，距離太近的量子糾纏存在“局域性漏洞”，不足以證偽貝爾不等式 。因為，兩個光子之間可能“串通作弊”，通過某種不大於光速的通訊通道來傳遞彼此的 狀態信息。 　　2015年，荷蘭Delft技術大學的科學家們完成了一個號稱沒有漏洞的實驗，在兩個距 離1.3公裏的金剛石色心系統間證偽了貝爾不等式。兩個色心直接用光通訊所需時間大概 4.27微秒，而完成一次實驗的時間為4.18微秒，“串通作弊”的可能性完全被堵上了。 　　不過，挑剔的科學家們再次找到了一個新的漏洞：“自由意志漏洞”。這個漏洞的意 思是：實驗中要用多個隨機數發生器產生許多隨機數。然而，憑什麽相信隨機數發生器產 生的就是真的隨機數呢？又怎麽保證這些隨機數沒有時間的關聯呢？ 　　為此才有了全球招募志願者的貝爾大實驗，將量子力學交付給人類的自由意志。 　　登月做貝爾實驗 　　有意思的是，這次貝爾大實驗或許解決了“自由意志漏洞”，但“局域性漏洞”又回 來了。這是因為，對於人類需要的反應時間（約幾百毫秒）而言，所有的參與者都在地球 上，距離太近了。只有排除了任何不大於光速的“隱變量”，才能證明量子糾纏確實是“ 遠程鬧鬼”。 　　答案可能要去太空中尋找。 　　潘建偉團隊曾利用世界第一顆量子科學衛星“墨子號”，在星地之間創下了量子糾纏 分發距離的記錄，達到1200千米。下一步，他們計劃將地月間量子糾纏作為中國登月工程 的一環。 　　潘建偉的博士導師、國際量子物理學泰鬥蔡林格（Anton Zeilinger）的選擇則是遙 遠的星光。2017年，蔡林格使用兩顆恒星發生的光的顏色作為隨機數進行貝爾實驗。這兩 顆恒星分別在600光年和1900光年之外。如果宇宙間真的有什麽能影響量子糾纏的“隱變 量”，那起碼要在600年前就開始預謀。 自然期刊論文連結 https://www.nature.com/articles/s41586-018-0085-3#author-information --

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