科普:量子和量子糾纏分發(fā)

新華社華盛頓６月１５日電（記者林小春）中國科學家在全球首次實現(xiàn)千公里級的量子糾纏分發(fā)，相關論文成為新一期美國《科學》雜志的封面文章。這項被譽為“里程碑式”的成果涉及一系列名詞，包括量子、量子糾纏、糾纏光子、糾纏分發(fā)、貝爾不等式等。

量子：物理學中常用到量子概念，它是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個光子”。量子這個詞來自拉丁語ｑｕａｎｔｕｓ，意為“有多少”，代表“相當數(shù)量的某物質”。普朗克在１９００年首次提出量子概念，經(jīng)愛因斯坦、玻爾、海森堡、薛定諤、玻恩等科學巨擘不斷完善，量子力學理論在２０世紀前半期初步成形，目前還在不斷發(fā)展中。

量子糾纏：這是一種奇怪的量子力學現(xiàn)象，處于糾纏態(tài)的兩個量子不論相距多遠都存在一種關聯(lián)，其中一個量子狀態(tài)發(fā)生改變（比如人們對其進行觀測），另一個的狀態(tài)會瞬時發(fā)生相應改變。這種“心靈感應”似的神秘關聯(lián)被稱為量子非定域性，愛因斯坦稱其為“鬼魅般的遠距作用”。

糾纏光子：光子也是一種量子，處于糾纏狀態(tài)的光子被稱為糾纏光子。

糾纏分發(fā)：就是把制備好的兩個糾纏量子分別發(fā)送到相距很遠的兩個點，通過觀察兩個點的測量結果是否符合貝爾不等式來檢驗量子糾纏的存在。這是驗證遠距離量子力學正確性和實現(xiàn)廣域量子網(wǎng)絡必不可少的手段。

貝爾不等式：這是１９６４年由物理學家約翰·貝爾提出的一個數(shù)學不等式，在經(jīng)典物理學中成立，但在量子力學中不成立，這可以驗證量子力學理論。雖然過去已有大量實驗支持量子力學，但是這些實驗設計都存在漏洞。通過無漏洞的實驗來檢驗貝爾不等式，一直是國際物理學界競爭最激烈的挑戰(zhàn)之一。