近日，中國科學家潘建偉院士團隊的一項量子實驗成果，終結(jié)了一場持續(xù)近百年的物理學巔峰對決。對決的雙方，是愛因斯坦和玻爾。這場學術(shù)界的“神仙打架”因何而起？結(jié)局究竟誰輸誰贏？
量子科技在“十五五”規(guī)劃建議里排在未來產(chǎn)業(yè)之首，但你可能不知道量子的提出和基礎(chǔ)研究其實已有百年之久。愛因斯坦和玻爾的爭論，就要從光量子這種令人費解的“雙重人格”說起。
科學家發(fā)現(xiàn)，光就像一位擁有兩副面孔的天才演員。有時，它像水波，當它穿過兩道狹縫，會像水波一樣形成“漣漪”，最終在屏幕上顯現(xiàn)出“斑馬線”一樣明暗相間的干涉條紋。有的時候，它又像一顆顆彈珠，當光照射在金屬板上，能像打臺球一樣，把金屬里的電子打出來，產(chǎn)生電流。
不過最神奇也最讓人困惑的是，這兩種現(xiàn)象似乎不能同時被捕捉。愛因斯坦和玻爾的爭論，正根植于此。
愛因斯坦堅信，這只是我們的觀測方式太笨拙，一定存在更聰明的方法，能同時揭開光的雙重面具，而玻爾卻提出一個更顛覆的觀念：這不是觀測的缺陷，而是微觀世界的終極法則——不可能同時獲得光子的路徑和保留干涉條紋！
中國科學技術(shù)大學潘建偉院士團隊，基于愛因斯坦的設(shè)想，設(shè)計了一個無比精妙的實驗：用一個原子來充當“狹縫”。因為原子足夠輕盈，當光子撞擊這個原子時，科學家可通過原子的振動方向精準測算出光子的運動軌跡，這樣就可以完美復現(xiàn)愛因斯坦百年前的思想實驗，來看看在遠處的屏幕上還會不會留下明暗相間的干涉條紋。
如同玻爾所預(yù)言的那樣，當科學家成功捕捉到光子的運動軌跡時，屏幕上的波紋竟悄然隱去；而當屏幕上的條紋清晰顯現(xiàn)時，原子“狹縫”的振動數(shù)據(jù)卻變得模糊不清，再也無法還原出單個光子的路徑。或許，愛因斯坦所尋找的那種“兩全其美”的觀測方式，在自然的根本法則中并不存在。
△單光子單原子量子干涉儀實現(xiàn)愛因斯坦思想實驗
從這個實驗來看，貌似愛因斯坦輸了，然而這場跨越百年的爭論，真正的價值遠不止于勝負。愛因斯坦的深刻質(zhì)疑與玻爾的革命性構(gòu)想，共同為人類打開了一扇認知微觀世界的大門。
如今，我們得以利用微觀粒子的“雙重身份”，建造計算能力顛覆想象的量子計算機，利用量子糾纏的“魔法”，打造安全的量子通信網(wǎng)絡(luò)。百年前“光的謎題”，正指引我們走向一個算力超群、通信無憂、感知極致的量子未來。
來源：央視一套微信公眾號綜合央視新聞微信公眾號、《朝聞天下》
總編審：克勤 ?編審：曉鵬 ?審校：范斌 斯鈺
