愛因斯坦相對論中稱為「遠方幽靈（spooky action at a distance）」的想法：量 子力學中的「糾纏性（entanglement）」，現在，NASA資助的科學家Alex Kuzmich （喬治亞理工學院的物理學家）不但將愛因斯坦的想法付諸實現，還以之製成了人類 有史以來最精密的原子鐘。利用糾纏性校正後的原子鐘，將比未校正者還精密1000倍 以上。這個消息對使用GPS（全球定位系統，Global Positioning System）的人而言 ，真是「酷斃了」。 GPS人造衛星上酬載有4個原子鐘，利用三艘以上的GPS衛星，地面的GPS接收機便可定 位出所在地的精密經緯度。 量子力學中的糾纏性是件很難想像的事，在2002年12月時才有科學家報告相關的研究 與可能的應用。在右上方的雷射實驗照片，糾纏光子藉由量子傳動（teleported）從 一地傳送到另外一地。 NASA利用原子鐘來為太空船導航；地質學家利用原子鐘來監測大陸漂移及地球自轉軸 的緩慢改變（地球的進動與章動）；物理學家則可以檢測重力理論，因為糾纏性原子 鐘的精密度足以檢測出物理上重要基本常數之一的精細構造常數（Fine Structure Constant）。糾纏性原子鐘的超精密時間精準度，對科學界而言是個無價之寶。 由於糾纏性的原理違反愛因斯坦相對論中「任何粒子與波動的運動速度均不得超越光 速」的論點，因此愛因斯坦一直不喜歡他自己提出的這個概念。在量子力學中，自然 界中的任何作用力，都必須藉由粒子之間的交換才能有交互作用，而且這些粒子的運 動都必須遵循光速為速度極限的限制。所以，在真空中，某種「此地」的行為動作， 對「其他地方」產生影響的快慢，不可能會超過光速。 但是，兩個彼此間有糾纏性的粒子，不管它們之間的距離有多遠，它們對彼此的影響 幾乎是「立即性」的，而且無法單獨測量其中一邊的狀態，因為他們屬於一個「整體 」。糾纏性原子通常具有某些相反的特性，例如：其中一個粒子的自旋方向為朝上， 另一個必定是朝下；也就是說：假設你在測量糾纏性粒子對的其中一個粒子時，把它 的自旋方向輕推成「朝上」，則即使兩者相距幾百萬公里、幾百萬光年，另一邊的粒 子的自旋方向會「同時」變成「朝下」。 由於原子間的糾纏性會降低系統固有的不確定性，正當天文學家、物理學家與哲學家 為了自然界中的因果關係、宇宙結構等奮力搏鬥之際，有一小批物理學家卻忙著將糾 纏的特性應用到量子傳動、電腦加密等功能中，新式原子鐘的製造也是如此。 在每一台原子鐘的核心有一團銫（cesium）或銣（rubidium）的原子雲，這些原子天 生具有共振特性，就像鐘擺一樣；利用一束穿越原子雲的雷射光，物理學家可計算原 子震盪的速度，並以之計算時間。（learn more）目前全世界最好的原子鐘，其穩定 性相當於1/1015秒，換句話說，這台原子鐘要每隔1015秒（約3000萬年）才會多或少 了一秒。而原子鐘的精密度，視它使用了多少顆原子等因素而定，基本上原子數量愈 多、原子鐘會愈精準；定量而言，精密度與原子數量的平方根成正比，即原子數量多 四倍，原子鐘的精密度就可提高兩倍。 Kuzmich則表示：使用足夠量的原子，並利用量子糾纏性，將可製造出精密度達1/1018 秒的原子鐘，也就是說：要每隔1018秒（約300億年），這個鐘才會多或少了一秒。 他目前計畫利用已應用在原子鐘的雷射光束來建立糾纏性。只要挑選適當的雷射光頻 ，再藉由測量通過原子雲且「擰在一起」的雷射光相位，就可以讓原子產生糾纏性。 用量子力學的術語來說：這樣的過程為對原子不具破壞性的量子測量法（quantum non -demolition measurement，OND），足以造成「壓縮自旋態（Squeezed Spin State） 」。不過，說歸說，Kuzmich的研究還停留在證明此法可行的階段，要製造出糾纏性原 子鐘的原型機可能還要花費數年，更不要談將之應用在太空探索上了。大家暫且拭目 以待吧！ 參考資料來源： http://science.nasa.gov/headlines/y2004/23jan_entangled.htm?list82093 天文速報2003.04.10相對論的新應用 -- 。○☆ ☆ 。○ 。。○oo 希望每次的相遇 都是美麗的悸動 。。○o ☆ ☆ -- o ╔╦╦╦╦╦╦╦╗o。心靈交流的橋樑 資訊傳遞的園地 建築夢想的別境 o○。 。╠銘傳╬築夢別境╣ 。 ≡telnet://bbs.mcu.edu.tw≡ o ○╚╩╩╩╩╩╩╩╝○o From：61-223-36-163.HINET-IP.hin。 ○ 。。