讓時間逆轉的光子學實驗解決了量子悖論
似乎量子力學和熱力學不能同時為真。在一份新的出版物中,特文特大學的研究人員使用光學芯片中的光子來證明這兩種理論如何能同時為真。在量子力學中,時間可以被逆轉,而信息總是會被保留下來。也就是說,人們總能找回粒子的先前狀態。
長期以來,人們不知道這如何能與熱力學同時成為事實。在那裡,時間有一個方向,信息也會丟失。”想想兩張照片,你把它們放在陽光下太久了,過了一段時間,你就無法再分辨它們了,”作者Jelmer Renema解釋說。
特文特大學的一個研究小組通過使用一個帶有光子通道的光學芯片成功地說明了量子力學和熱力學可以共存。這些通道單獨顯示出符合熱力學的無序狀態,而整個系統由於子系統的糾纏而符合量子力學,證明了信息可以被保存和傳輸。資料來源:特文特大學
對於這個量子難題已經有了理論上的解決方案,甚至用原子做了實驗,但現在特文特大學(UT)的研究人員也用光子證明了這一點。Renema解釋說:”光子有一個優勢,用它來逆轉時間是非常容易的。在實驗中,研究人員使用了一個帶有通道的光學芯片,光子可以通過這些通道。起初,他們可以準確地確定每個通道中有多少個光子,但之後,光子就會改變位置。
當我們觀察單個通道時,它們遵守熱力學定律,建立了無序狀態。基於對一個通道的測量,我們不知道有多少光子仍在該通道中,但整個系統與量子力學是一致的。”
各種通道–也被稱為子系統是糾纏在一起的。一個子系統中丟失的信息在另一個子系統中’消失’了。
Jelmer Renema博士是自適應量子光學研究小組的助理教授。他也是特溫特大學的特色科學家之一。他與一個團隊一起做了這項研究,其中包括柏林自由大學的延斯-艾塞特教授博士的研究小組,他們在證明實驗的可逆性方面發揮了重要作用。他們最近在科學雜誌《自然通訊》上發表了題為”集成量子光子處理器中的熱力學量子模擬”的文章。