糾纏與非定域性

貝爾檢驗實驗

貝爾檢驗是一項真實的實驗,讓量子力學與整族定域隱變數理論一較高下。做法是製備大量糾纏對,把每對中的一個粒子送往兩個相距遙遠的站點,並在每個站點隨機地在兩種測量設置之間做選擇。在許多次運行中收集成對的結果、統計它們相符的頻率,實驗者便算出一個關聯數值,看它究竟停在貝爾界限之內,還是把它打破。

這類檢驗之所以如此震撼,是因為答案落在了量子力學這一邊:測得的關聯超出了任何定域、預先確定的理論所能允許的範圍,而且超出的幅度達到許多個標準差。這個世界根本不像是每個粒子都悄悄攜帶著一整套事先定好、不受遠處選擇觸動的答案。

自二十世紀七十年代以來,貝爾檢驗做得越來越嚴謹,用上了光子偏振、囚禁原子和超導電路,並逐步堵上那些聰明的定域理論本可藉以矇混過關的「漏洞」。如今它們已是物理學中得到最徹底確認的結果之一,並支撐著諸如「設備無關量子密碼學」這樣的實用技術——其安全性正建立在對貝爾不等式的真正違反之上。

measured S ≈ 2.4 ± 0.06 (above the local-realist limit of 2)

一個典型結果:關聯值穩穩地越過貝爾界限,倒向量子力學。

早期的貝爾檢驗留有一些「漏洞」——探測效率上的缺口,或測量設置選擇方式上的破綻——執意要保住定域理論的人或可藉此鑽空子。把它們堵上,尤其是同時堵上,正是 2015 年那些無漏洞實驗的成就。

又稱
Bell experimenttest of Bell's inequality贝尔实验貝爾實驗