中国团队解决爱因斯坦-玻尔量子争论
中国研究人员重现了阿尔伯特·爱因斯坦的一个著名思想实验，为量子力学遵循爱因斯坦几十年来一直怀疑的规则提供了明确证据。该研究于周三发表在《物理评论快报》上——这是美国物理学会的一份顶级期刊——结束了1927年在布鲁塞尔索尔维会议上引发的辩论。由潘建伟领导的团队——他常被称为中国的“量子之父”——来自中国科学技术大学（USTC），使用尖端技术以空前的精度测试了量子核心理念。 这一突破证实了尼尔斯·玻尔的互补性原理：粒子既表现为波又表现为粒子，但无法同时测量两者而不让其中一个消失。该实验的敏感度——能够检测单个光子的力——标志着一个里程碑，尤其是在2025年庆祝联合国量子科学与技术国际年之际。这一全球倡议纪念量子力学形成100周年，突显其在智能手机到医学成像等领域的角色。 潘建伟的团队不仅仅证明了一个理论；他们构建了一个比以往尝试敏感1000倍的装置，正如论文摘要所述。这个装置将单个铷原子冷却至接近绝对零度，使用激光光模仿爱因斯坦的“可移动墙”。结果与量子预测完美契合，平息了质疑理论基础的怀疑论者。 1927年索尔维会议上爱因斯坦-玻尔的历史性较量 故事始于1927年10月的索尔维会议，这是在布鲁塞尔举行的物理学皇室聚会。阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔、玛丽·居里、维尔纳·海森堡、埃尔温·薛定谔等人出席，它成为量子辩论的发源地。爱因斯坦对量子力学的随机性感到不安，挑战玻尔的哥本哈根诠释——现实依赖于观察的想法。 爱因斯坦修改了经典的双缝实验，其中光或粒子穿过两个缝隙，形成像水面涟漪一样的干涉图案。他提出在缝隙之间放置一个“可移动墙”，它能感受到单个光子通过时产生的微小“冲击”。爱因斯坦认为，这将揭示光子的路径——它通过哪个缝隙——而不会破坏波状干涉图案。如果成功，这将证明粒子有确定的路径，破坏量子不确定性。 玻尔连夜做出了 brilliant 反驳。他证明墙自身的量子性质——其位置和动量由海森堡不确定性原理相连——会模糊任何测量。观察路径不可避免地会干扰干涉，迫使光子表现为粒子而非波。这种来回持续了好几天，爱因斯坦每天早上提出新挑战，玻尔晚上予以反驳。正如历史学家亚伯拉罕·佩斯在《上帝是微妙的》中写道：“玻尔如此彻底地捍卫了量子力学，以至于没有留下进一步攻击的余地。” 近一个世纪以来，这个“炸弹测试”或“爱因斯坦盒子”一直是理论性的。没有技术能检测光子微小的力（约 10−3410−34 焦耳秒，根据普朗克常数）而不产生巨大干扰。20世纪80年代使用较大探测器的早期尝试因热噪声和冷却不足而失败。 中国团队如何将爱因斯坦的愿景变为现实 USTC团队用一个巧妙的装置克服了这些障碍。他们将单个铷-87原子冷却至10微开尔文——仅比绝对零度高百万分之一度——使用1990年代诺贝尔获奖的激光冷却技术。这个原子被交汇激光束形成的[光镊]中捕获，作为爱因斯坦的可移动元件。 以下是论文中详述的逐步过程： 光子干涉设置：单个光子通过双缝装置，产生波干涉图案投射到探测屏上。 原子相互作用：光子擦过捕获的原子，施加微小反冲力。 可变陷阱强度： 弱陷阱：原子以纳米级晃动，其位置偏移揭示光子路径（哪个缝隙）。但干涉图案消失，正如互补性所预测。 强陷阱：原子几乎不动（亚阿米级精度），隐藏路径信息。干涉图案清晰重现。 测量：使用量子气体显微镜进行高级成像，读取原子状态而不进一步干扰。
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