| 法國原子能署提出世界量子特質的新證明 |
| 作者：駐法科技組 現職：駐法科技組 |
| 文章來源： http://www.cea.fr/presse/liste_des_communiques/caractere_quantique_du_monde-34609 |
| 發佈時間：2010.08.18 |
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一群法國原子能署—薩克雷材料輻射研究院（CEA Irami，註一）的研究人員，為世界的量子特質提出了新的證明，即便在一般的尺度下也能適用。他們首次觀察到，對一個鉅觀物體的連續測量（在這裡指的是一個超導電路，註二）能夠駁斥那些根據古典物理學定律而運作的系統所展現出來的數學特質，也就是知名的「時間上的貝爾不等式」。這些研究成果已經刊登在2010年6月1日出版的《自然物理學（Nature Physics）》期刊之中。 廿世紀初以降，與世界的實在論（réalisme，註三）的概念相關的哲學辯論一直是物理學家所關注的焦點。物體的特質究竟是在被測量前就已經存在，還是與此相反地，這些特質乃是藉由狀態的疊加而被定義的呢？例如，具體來說，一個物體能否在被觀察之前同時存在於兩個不同的地方？ 為了說明這場古典物理學與新興物理學之間的辯論，物理學家貝爾（John Bell）於1964年提出了一些不等式，假定這個世界乃是由所謂的「古典的」物理學所主宰。這些不等式在1980年代首次由Alain Aspect的研究團隊在實驗之中明確地駁斥。他們對兩個互相關連、但彼此遠距分離的光子進行研究（註四），該研究顯示，這個世界在內在上具備了量子的特性：兩個物體能夠如此親密地「糾纏」在一塊，以致於在此狀況下談論其各自的狀態乃是無意義的，即便它們彼此遠離也是一樣。 1985年，物理學家李吉特（Anthony Leggett）提出了一個與貝爾相似的不等式，但並非應用於兩個在空間上分離的物體，而是應用在不同時間連續測量的單一物體上，並將之命名為「時間上的貝爾不等式」。截至今日，這個不等式從未在實驗上被駁斥；但在不久前卻由法國CEA的一支研究團對其進行實驗時，首次「違反」了這個不等式。 與其他的研究成果不同，該研究成果的原創性建立在對研究對象的系統的選擇之上：他們並未使用像是光子、原子或是電子這些原本就是量子的物體作為其研究對象，而是使用鉅觀尺度下的電路來進行實驗；這個電路乃是以約瑟芬接面結（jonctions Josephson，註五）和一些電容來組成。透過對這個電路的實驗，他們成功地駁斥了時間上的貝爾不等式，並展示了該電路乃具備了「貨真價實」的量子特性：如果這個電路沒有被測量的話，它就不會是定義上的「電的」狀態，而且如果它在時間上的演化之中沒有重大的改變的話，它就無法被測量。 如果這個特性對世界所具有的量子特質再次提出新的證明，那麼，首次對時間上的貝爾不等式的駁斥也開啟了一個新的方向。法國CEA薩克雷材料輻射研究院的研究員Agustin Palacios-Laloy表示：「我們最想追問的是，儘管在環境中會有無可避免的擾亂來試圖摧毀電力狀態的疊加，但是，我們所使用的測量方法是否能夠透過量子的『反作用力』來保存（註六）電力狀態的疊加？」他也做出了以下的結論：「掌握這項技術也許可為處理量子資訊的運用找到另一片視野。」 參考資料： Experimental violation of a Bell's inequality in time with weak measurement, Nature Physics，2010年6月1日 注釋： 一、由薩克雷材料輻射研究院（Iramis）和加州大學河濱分校（University of California Riverside）的物理學家A. Korotkov所共同合作。 二、超導體：是一種無電阻的導電材料，也因而不會在溫度升高之中損失能量。 三、實在論：一種對世界的特質的觀點，認為物體的特質乃是獨立於對其所進行的觀察之外而存在。量子物理對世界的描述乃是非實在論的以及概率論的。 四、一對互相關連的光子：由同一個源頭所同時生產的兩個光點，並且被互相對立地進行極化。 五、約瑟芬接面結（jonctions Josephson）：由片狀的絕緣體所分隔開的兩個超導電極所構成的電偶極。 六、量子反作用力：微弱且持續地對一個量子物體進行測量，所產生的反作用力具有提供訊息的功能。 資料來源： Une nouvelle preuve du caractère quantique du monde http://www.cea.fr/presse/liste_des_communiques/caractere_quantique_du_monde-34609 |
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