焦点科普：爱因斯坦错没错，中国卫星来验证

据新华社8月15日报道，爱因斯坦在许多人心中已成科学真理的代名词,但了解科学史的人都知道,爱因斯坦代表的经典物理学派与玻尔等人代表的量子学派之间的论战已近百年,许多问题还没有最后答案｡而中国即将发射的量子科学实验卫星,将有可能帮助解决关于量子纠缠的问题｡

“鬼魅般的超距作用”,这是爱因斯坦在1935年对量子纠缠的评论｡量子力学认为,两个处于量子纠缠态的粒子无论相隔多远,改变其中一个粒子的状态,另一个粒子的状态就会马上随之改变｡这种状态之间的关联不需经典物理学中的力场或电场,其关联速度也可认为超过光速,这被称为“量子非定域性”｡爱因斯坦作为经典物理学的代表人物,对此表示怀疑,觉得这要能成立简直是“见鬼了”｡

百余年来,量子力学的许多理论不断得到实验结果支持,催生了原子弹､激光､核磁共振､全球卫星定位系统等重大发明,改变了整个世界,被认为是“第一次量子革命”｡而对爱因斯坦提出的质疑开展的持续研究,助推了量子调控技术的发展,催生了以量子通信和量子计算为代表的量子信息技术,被认为是开启了“第二次量子革命”｡

但对于量子纠缠这个具体问题,目前的实验结果还不能最终定论｡中国科学院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心的陆朝阳教授告诉新华社记者,虽然已有许多实验支持量子非定域性正确,但都还存在一些理论上的漏洞,“到目前为止,还没有实现自由意志的量子非定域检验,也就是说,没有一个实验是百分之百地完全关闭所有的漏洞”｡

中国即将发射全球首颗量子科学实验卫星,从而提供一个在太空进行实验的平台,将有望通过超远距离的量子纠缠实验,来实现对量子非定域性的检验｡量子卫星项目的首席科学家是潘建伟院士,陆朝阳是潘建伟团队的主要成员之一｡他说,团队计划做相关实验,“希望通过卫星的帮助更好地回答爱因斯坦的世纪之问”｡

不过陆朝阳也表示,并不是卫星发射之后就能马上实现对量子非定域性的“终极检验”,“要实现自由意志的量子非定域检验,需要将量子纠缠的分发距离达到几十万公里的量级,比如在月球上也要有个量子的观测站,来实现地月之间的量子纠缠分发”｡要达到这一目标,还有很长的路要走,“量子科学实验卫星所发展起来的技术,为这一终极目标迈出了关键一步”｡

空间尺度的量子非定域性检验只是中国量子卫星可能带来重要科学成果的一个方面｡由于此前全世界关于量子力学的实验都是在地面上进行,在重力等条件发生很大变化的太空,同样的量子力学实验结果会不会有变化,是科学界非常关心的问题｡“物理学家当然希望有变化了,” 陆朝阳说,“如果真的发生变化,那就打开了新的物理学的大门｡”

看来,中国这颗量子卫星,不仅可能帮助判断爱因斯坦对量子纠缠的看法是否正确,还有可能为整个科学的发展做出巨大贡献｡