그것은 이미 이상한 양자 물리학 분야에서 가장 이상한 개념 중 하나입니다. 전자와 같은 양자 입자의 상태 또는 상태를 측정하면 다른 전자의 상태를 즉시 변경할 수 있습니다. 그 아이디어는 Albert Einstein과 같은 사람들을 자극했습니다. 그것은 무언가가 빛보다 더 빨리 여행 할 수 있으며 현실은 우리가 만드는 측정에 의해 어떻게 든 결정된다는 것을 시사합니다. 그러나 이제 실험자 팀은이 개념의 사례를 막았으며 이전 시연에서 허점을 봉쇄했습니다.
호주 나단의 그리피스 대학교의 물리학자인 하워드 위스 먼 (Howard Wiseman)은“이것은 양자 물리학의 절대 랜드 마크 논문이다. "물리적 세계가 우리의 일상 직관과 크게 다르다는 합리적인 의심은 더 이상 없을 수 없습니다." 호주 시드니 대학교의 물리학자인 크리스토퍼 페리 (Christopher Ferrie)는 많은 물리학 자들 에게이 문제는 오래 전에 해결되었다고 지적했다. "내 세대의 물리학 자나 그 후에는 [IT]에 의해 완전히 사라질 것"이라고 그는 말한다. 그는 진정한 발전은 초음파 양자 통신 기술을위한 길을 열고 있다고 말합니다.
이 실험은 네덜란드의 Delft University of Technology의 물리학자인 Ronald Hanson과 동료들에 의해 수행되었습니다. Hanson은 공개되지 않은 저널에서 검토중인 ARXIV Preprint Server에 게시 된 논문에 대해 논의하기를 거부했습니다.
실험에는 얽힘이라는 개념이 포함됩니다. 전자를 고려하십시오. 상단과 마찬가지로 한 방향 (위) 또는 다른 방향 (아래)으로 회전 할 수 있습니다. 기괴하게도, 양자 이론에 따르면 전자는 전자가 한 번에 똑같이 회전 할 수 있다고 말합니다. 비록 측정하면 양자 상태가 "붕괴"되어 전자가 동일한 확률로 위 또는 아래로 회전하는 것을 발견 할 수 있습니다. 그러한 측정이 어떻게 중요한지가 중요합니다. 양자 이론에 따르면, 당신은 단순히 스핀을 직접 읽을 수는 없습니다. 전자가 그런 식으로 회전하는지 또는 반대 방식으로 회전하는지 확인하기 위해 다이얼처럼 설정할 수있는 분석기를 특정 방향으로 사용해야합니다. 양방향 스핀의 경우 분석기를 세로로 설정하여 전자가 50-50 결과로 붕괴됩니다.
이상한 위더조차도, 두 개의 전자가 얽히게 될 수 있으므로 각 전자의 스핀은 완전히 불확실하지만, 두 스핀은 완전히 잠겨 있고 상관 관계가 있습니다. 그런 다음 Alice와 Bob이 두 개의 얽힌 전자를 공유하고 각각 분석기가 세로로 설정되어 있다고 가정합니다. Alice가 전자를 측정하고 회전하는 것을 발견하면 밥이 은하계이라도 밥이 방이되고 있다는 것을 즉시 알고 있습니다. 그 "거리에서의 으스스한 행동"은 아인슈타인을 방해했다. 전자가 가벼운 속도보다 빠른 속도로 붕괴되는 양자파가 시사한다. 또한 전자 스핀 상태의 "현실"은 전자가 측정되고 양자 파가 무너질 때까지 결정되지 않았 음을 시사합니다.
.아인슈타인은이 아이디어가 적합하지 않다는 것을 알았습니다. 그는 대신에 양자 역학 (Quantum Mechanics)이 불완전하다고 주장했다. 본질적으로, "숨겨진 변수"는 각 전자에서 인코딩되었지만 이론의 범위를 벗어나 밥의 측정 결과를 결정한다고 주장했다. 이 개념은 결정 요인이 Bob의 전자와 함께 이동하기 때문에 광선보다 빠른 붕괴를 나타냅니다. 그것은 또한 측정에서 세상의 일부 측면이 그들과 독립적으로 존재하는 일부 측면을 드러내는 개념으로 지브를냅니다.
그러나 1964 년 영국 이론가 존 벨 (John Bell)은 붕괴 양자파와 숨겨진 변수의 차이를 테스트하는 방법을 찾았습니다. Quantum 이론에 따르면 Alice와 Bob이 분석기를 다른 각도로 기울이면 더 이상 측정에서 완벽한 상관 관계를 보지 않아야합니다. 예를 들어, Alice가 분석기를 수직으로 유지하고 Bob을 45 °로 기울어냅니다. 그런 다음 Alice가 전자가 회전하는 것을 발견하면 Bob이 자신의 전자 방향이 새로운 방향으로 정의 된 전자 회전을 발견 할 가능성은 71%에 불과합니다. Bell은 Alice와 Bob이 분석기의 방향을 반복적으로 변화 시켰다고 상상했습니다. 그는 숨겨진 변수가 특정 한계보다 약한 상관 관계를 생성 할 것이라는 것을 수학적으로 증명했다. 붕괴 양자파는 더 강한 상관 관계를 생성 할 수 있습니다. 이 공식은 숨겨진 변수가 실제로 있는지 여부를 결정하기위한 리트머스 테스트를 제공했습니다.
벨은 또한 파도의 빛보다 빠른 붕괴가 반드시 광선 여행보다 빠른 여행에 대한 상대성의 금지를 위반하지는 않을 것이라고 설명했다. Alice는 측정 결과를 제어 할 수 없기 때문에 밥 정보를 빛보다 더 빨리 보내는 데 사용할 수 없습니다. 그녀와 밥은 사실 이후의 상관 관계를 확인할 수 있습니다. 그것은 이제 상대성의 표준 해석입니다.
1970 년대에 실험자들은 벨의 불평등이 유지되는지 여부를보기 위해 고안된 측정을 시작했습니다. 그들은 숨겨진 변수가 허용하는 것보다 더 강력한 상관 관계를 지속적으로 발견했습니다. 이러한 결과는 일반적으로 물리학 자들이 아인슈타인이 잘못되었다고 확신했습니다. 양자파는 실제로 빛보다 빠르게 붕괴되어야하거나, 숨겨진 변수로 측정 결과를 예측할 수 없어야합니다.
그러나 Bell의 정리에 대한 밀폐 테스트를 수행하는 것은 까다 롭고 최근 몇 년 동안 물리학 자들은 "허점"을 걱정하여 양자파의 순간 붕괴 이외의 일부 효과가 결과를 왜곡시킬 수 있습니다. 이제 Hanson과 18 명의 동료들은 Bell의 정리에 대한 첫 허점이없는 테스트를했다고 주장합니다.
Bell의 아이디어를 테스트하기 위해 물리학 자들은 측정을 수행하는 데 걸리는 시간에 측정 값 이외의 영향이 전자 사이를 이동할 수 없도록해야합니다. 빛이 초당 299,792 킬로미터로 이동함에 따라 큰 순서입니다. Hanson과 동료들은 Delft 캠퍼스에서 전자를 1.28km 떨어진 전자로 두 스테이션을 분리했습니다. 한 스테이션의 광속 신호가 다른 스테이션에 도달하기 전에 두 측정을 수행하기 위해 4.27 마이크로 초를 제공했습니다.
연구원들은 여전히 먼 전자를 얽어야했다. 그렇게하기 위해, 그들은 먼저 각 회전 전자를 광자 상태로 얽힌 다음 다른 두 개 사이의 세 번째 스테이션으로 광섬유를 보냈습니다. 두 개의 광자가 동시에 도착하여 올바른 방식으로 서로 방해하는 경우에만 얽힘 스왑이라는 과정을 통해 전자가 얽히게 될 것입니다. 1 억 5 천만 개의 광자 쌍 중 1 명 미만이 올바른 간섭 신호를 등록했습니다. 그럼에도 불구하고, 연구원들은 광자가 만나기 전에 전자의 측정을 시작하고 나중에 데이터를 통해 효과가있는 시험을 찾을 수있었습니다. Preprint에서 그들은 22 시간의 데이터 작성에서 245 개의 성공적인 시험을보고합니다.
마지막으로, 물리학 자들은 전자 상태를 안정적으로 읽을 수없는 경우 열리는 허점을 닫아야합니다. 이러한 실패한 측정은 전자 스핀 사이의 실제 상관 관계를 가릴 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 Hanson의 팀은 원자 크기의 결함에 갇힌 개별 전자를 사용하여 다이아몬드의 절대 0으로 냉각되었습니다. 결함에서 전자는 섬세한 스핀 상태를 쉽게 유지하고 전자 레인지와 빛으로 조작 할 수 있습니다. 물리학 자들은 95% 이상의 효율로 각 전자의 스핀을 측정했습니다.
두 허점 모두가 닫히면서 연구원들은 벨의 불평등을 명확하게 위반하는 것을 본다. Wiseman은 "이 백서에 대해 가질 수있는 유일한 관심사는 소규모 데이터 세트입니다. 즉, 결과가 이상적으로는 이상적으로 확립되지 않았 음을 의미합니다."라고 Wiseman은 말합니다. "그러나 나는 이것이 곧 수정 될 것이라고 확신한다."
페리는 항상 더 와일드 허점을 꿈꾸는 것이 가능하다고 말했다. 그러나 실험은 얽힌 입자를 사용하여 소위 "장치 독립적 인 양자 키 분포"에서 비밀 메시지를 인코딩하기위한 키를 안전하게 분배하기위한 키를 안전하게 배포하는 등의 특정 개발 양자 기술을 공격하는 데 사용될 수있는 실험을 닫습니다. Ferrie는 "이것은 큰 기술적 이정표이며, 새로운 물리학에 대한 조사 및 최종 이해를 가능하게하는 많은 미래의 양자 기술에 대한 전제 조건"이라고 말했다. "
.*교정, 8 월 30 일 오전 9시 47 분 : 벨의 주장에 대한 설명에서 수학적 실수를 바로 잡기 위해 이야기가 바뀌었다.
