台澳學者的量子悖論實驗震驚學界

https://www.nature.com/articles/s41567-020-0990-x 為了反對薛丁格的貓，諾貝爾獎得主尤金· 維格納曾提出一個思想實驗:假設他和朋友在 觀測粒子行為，他朋友被關在實驗室裡，他自己則在實驗室外面。他朋友的觀測行為會使 粒子疊加態塌縮;但是以他的視角來看(未量測)，粒子和他朋友仍處於疊加態，兩人的觀 測結果顯然互相矛盾。這個悖論讓人反思量子力學在多大尺度上有效以及觀察者意識所扮 演的角色。 成大副教授梁永成和澳洲學者在《自然物理學》發表論文，他們提出了貝爾不等式(用來 測試量子纏結的存在)的強化版，並做實驗驗證這個悖論，結果證實量子力學存在缺陷。 他們先做出數對糾纏光子(每對偏振方向必定相反)，當光子通過干涉儀前的光束位移器（ 扮演朋友）時，位移器會根據光子偏振方向往左或右轉(相當於"朋友"的觀測行為)，使光 子進入相應的光路。光子隨後再進入干涉儀後的設備（扮演維格納），此時可選擇測量光 子新的偏振方向(相當於打開實驗室的門問朋友觀測結果)。也可以讓光子通過第二個光束 位移器，將左右路徑重新組合起來(相當於關閉實驗室的門)。兩個干涉儀獨立進行觀測並 通過比較觀測結果來計算糾纏光子對之間的關聯。 他們做了九萬次實驗。結果顯示“朋友”和“維格納”的觀測之間存在不可調和的矛盾 ，分歧程度與光子的糾纏程度相關。這代表下列假設之一必定有錯: 1.測量後得到的結果是世界上唯一的真實事件，平行宇宙的不同結果並不存在。(絕對客 觀事實) 2.可以自由選擇實驗設置，從而使我們能進行隨機試驗。(非超決定論) 3.做出自由選擇後，其產生的影響並不會比光更快地傳播到宇宙中。(定域性) 以上假設不管哪個被推翻，其背後的哲學和物理學含意都值得深思。有些學者早已接受未 來的測量會影響過去，有些人則認為用光子類比“維格納的朋友”是不對的。 該團隊接受各方批評，他們期望未來能把量子電腦的人工智慧設備當成維格納的朋友，繼 續驗證量子力學的各種假說。