量子实验打破人类直觉极限

一项量子实验突破性地测量了光在37维空间中的行为，揭示了量子奇异性如何挑战人类的直觉认知，为未来量子技术应用提供新视角。

量子物理学中一个核心悖论，最近通过一项非凡的实验得到了测试，这项实验将人类的直觉推向了极限，科学家们测量了一束光在37个维度中的存在方式。

由中国科学技术大学的科学家们领导的研究团队，开发了一种方法，基于光纤光子处理器严格测试了一种Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)悖论。这一发现阐明了量子怪异现象在基本层面上的运作方式，并为未来量子技术应用的研究提供了潜在的启示。同时，也再次证明了我们的大脑在理解宇宙引擎操作手册方面的无力。

如果你想知道信箱里是否有邮件，你只需走出去看一眼。通过这个简单的观察，你就能推断出邮递员已经投递了迟到的生日贺卡，感谢Judy阿姨！

这个直觉系统可以用局部实在论来描述。你可以想象从Judy阿姨到你自己之间的一连串事件，每一个事件都通过一系列相互连接的地方发生，从Judy阿姨的厨房桌子到邮局，再到你的地址。

在大多数科学现象中，局部实在论足以很好地描述事物是如何运作的。

但科学家们不得不用量子物理学搞乱这一切，发现运行现实的机器遵循一些完全没有意义的规则。最离奇的规则之一就是，它与局部实在论相矛盾。

因此，在你查看信箱之前，宇宙尚未决定信箱里是否有卡片，邮递员是否到过，或者Judy阿姨是否记得你的生日。

物理学家称这些未决的物体和事件为“上下文”，它们之间的关系称为“纠缠”。要想知道Judy阿姨是否寄了卡片，唯一的办法就是打开信箱查看——在此之前，一切都是悬而未决的。

到目前为止，这一切看起来可能都很简单，但GHZ悖论却给这一切带来了巨大的难题。它预测了与局部实在论相悖的实验结果，仿佛Judy阿姨的卡片在没有邮递员帮助的情况下，自己出现在了你的信箱里。

这种荒谬的现象能推到多远？为了将这个悖论推向极限，研究人员设法使用仅三个上下文来找到非局部性的最极端表现。

他们将连贯的光子流替换为Judy阿姨的卡片，用光纤系统和精确的干涉测量工具代替邮递员和信箱。研究人员通过这一情境的实验验证，倒推观察到的相关性，证明即使只有三个上下文，我们对局部实在论的期望也能被彻底颠覆。

然而，要理解这一现象如何发生，我们需要在我们的上下、前后、左右以及逐秒的维度之外，再加入一些额外的维度。比如，另外33个维度。

在这里，团队设计了一组三种上下文之间的关系，这些关系可以通过37个状态来解决，每个状态代表一个不同的空间维度。

从哲学角度看，这一切提出了一些深刻的问题，比如为什么我们只以经典的方式体验现实？这些额外的维度是否具有物理意义？为什么Judy阿姨会忘记你的生日？

目前，知道仅仅三个量子“可能性”就足以创造出GHZ类型的悖论，可能会引领我们对现实基础的更深入探索，同时为开发更快速、更强大的量子电路设定边界。

（示意图）