第25章 量子纠缠(第4/7 页)

大量的信息，解决传统计算机难以应对的复杂问题。例如，它可以在短时间内破解目前最复杂的加密系统，也可以模拟复杂的分子结构，帮助科学家开发新的药物。中国科学家对量子纠缠速度的测量，为量子计算的发展奠定了坚实的基础，让我们对未来的科技发展充满了期待。

五、量子纠缠的实验验证

（一）量子擦除实验

量子擦除实验是一种干涉仪实验，能够演示量子纠缠、量子互补等基本理论。在量子力学里，它有着重要的地位。

实验步骤：

照射光子束于双缝干涉仪，然后确认在探测屏出现了干涉图样。

观察光子通过的是哪条狭缝，在观察时需小心翼翼不过度搅扰光子的运动，此时，探测屏的干涉图样被消毁。这是因为干涉图样是由于“路径信息”的存在而被消毁。

通过特别程序，可以将路径信息擦除，且能重新得到干涉图样。另外，不论擦除过程的完成时间是在光子被探测之前或之后，都会重新得到干涉图样。

意义：在干涉仪实验中，干涉图样的可视性与路径信息是两个互补变量，根据互补原理，越能分辨路径信息，则干涉图样可视性越低；假若干涉图样可视性越高，则越无法分辨路径信息。量子擦除实验展示了量子世界中这种奇妙的互补关系，同时也进一步加深了我们对量子纠缠和量子互补的理解。它为量子力学的研究提供了新的实验方法和思路，有助于我们更深入地探索量子世界的奥秘。

（二）利用光学系统制备和检测纠缠光子对

利用光学系统制备纠缠光子对是一种常见且重要的方法。

原理：首先，需要一个光源，比如激光器，发出一束单色的强光。然后，将这束光照射到一个特殊的晶体上，比如β-钡硼酸盐（BBO）晶体。这种晶体具有非线性光学效应，可以将一束高能量的入射光转化为两束低能量的出射光。这个过程叫做自发参量下转换（SPDC），是一种量子过程。在这个过程中，入射光中的一个光子会被分解为两个能量相等的出射光子，这两个出射光子就是我们要制备的纠缠光子对。这两个出射光子之间存在着一种关联或者约束，使得它们的偏振方向总是相互补偿或者相反。

检测和验证方法：我们需要用到偏振片和光电探测器来进行测量。偏振片是一种可以改变或者筛选光波偏振方向的器件。我们将两个偏振片分别放在两个出射光子的路径上，并且调整它们的角度。然后，将两个光电探测器分