量子纠缠现象的实验研究进展

量子纠缠现象的实验研究进展量子力学中最为神秘的现象之一就是量子纠缠（quantum entanglement）。

在经典物理学中，两个物体从来不会互相干扰，
但在量子世界中，这种关系将会变得更加复杂。

当两个粒子相互
作用并同时在某个特定的状态下，它们的状态就会变得纠缠在一起。

在这种纠缠状态下，当你测量其中一个粒子时，即使它与另
一个粒子距离很远，也会立即影响到另一个粒子的状态，这看似
超光速通信的现象被称为“量子非局域性”。

量子纠缠被看作是设计高速、安全并且高效的量子计算机所必
需的关键技术之一。

除此之外，量子纠缠还被广泛应用于单光子
通讯、超精密测量、量子密钥分发等一系列领域。

因此，量子纠
缠的研究一直位于量子物理学研究的前沿，并且引起了许多科学
家的研究兴趣。

本文将会详细介绍量子纠缠现象的实验研究进展。

I. 首次实验观测量子纠缠
在1997年，奥地利物理学家安东尼·泽尔格和他的团队首次实
验观测到了量子纠缠现象。

他们以BBO水晶作为非线性材料，使
用超短脉冲激光进行实验，成功地产生了一个对儿量子态。

接着，
他们测量了其中的一个量子，瞬间发现另一个量子也发生了极化。

这被认为是量子纠缠现象的首次实验观测。

II. 绿色存储实现的纠缠态分布
绿色存储技术可以将电子云的激发状态被同步分发到延长10
纳秒的时间内，从而提供了一个新思路去形成量子纠缠。

在2013
年的一项研究中，加利福尼亚大学伯克利分校的研究团队实现了
绿色存储实现的纠缠态分布。

该团队通过把超快速激光束派生成
短光脉冲，并且通过玻色-爱因斯坦凝聚来储存光子，最终实现了
纠缠态的成功创建。

III. Bell实验
1964年，物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出了一个理论：贝尔
不等式，来检测量子纠缠的存在性。

这个理论不仅倍受好评，更
是被实验出来证实了贝尔不等式的预测。

在1981年的一项实验中，费利克斯·布洛伊德教授和他的团队成功地测试了贝尔不等式，并
证明了量子力学在非局域性问题上的优越性。

IV. 跨越超过100公里的纠缠态
2015年，中国科学家们在位于塞尔维亚和意大利间的1700多
公里远的中国新疆地区实现了远距离纠缠态分布，并测试了该纠
缠态的非局域性。

他们使用了两架飞机分别起飞于塞尔维亚和意
大利地区，并把每架飞机上产生的光子进行了纠缠。

最终，这个
纠缠的量子比特成功地跨越了超过100公里的距离，证明了量子
纠缠可作为一种远距离信息传输的有效手段。

V. QKD技术
量子纠缠在量子安全通信、量子密钥分发等领域中发挥着重要
的作用。

量子密钥分发（QKD）是一种基于纠缠的加密通信技术，其目的是在其中两个用户之间建立一组共享的密钥。

在这个过程中，用户之间的通信是受到窃听者侦听的保护。

在2008年，瑞士
联邦理工学院的研究团队首次演示了纠缠态QKD方案。

总结
随着量子计算机的研究持续深入，量子纠缠的实验研究也在不断取得进展。

科学家们在超快速激光技术、玻色-爱因斯坦凝聚、绿色存储和QKD技术等多个领域展开了广泛的研究，并且已经实现了跨越数百公里的远距离纠缠态分布。

量子纠缠的研究将有望为人类带来更加安全、快速、高效的通信方式，并且有望开启一种新的计算模式。