9、探秘光子的奇异世界：从炸弹测试到量子计算-优快云博客

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探秘光子的奇异世界：从炸弹测试到量子计算

光子的奇异特性

在量子世界里，光子的行为常常颠覆我们的常识认知。当我们在干涉仪的上臂设置炸弹来干扰干涉现象时，就会产生一个令人困惑的问题：如果“光子”（或者说我们所认为的能量粒子）根本没靠近炸弹，那炸弹是如何干扰干涉的呢？实际上，光子并没有独立于实验的客观现实。从牛顿的视角来看，大部分我们所理解的光子，就像高速飞行的光能量子弹，会选择下路径，从而避免触发上臂的炸弹。然而，光子还有一种类似惠更斯 - 菲涅耳波的幽灵般的本质，它会走上路径去检测炸弹的存在，但又不会携带足够的能量来触发炸弹。

量子力学中的物体，如光子，不像子弹或波那样具有客观现实，它们不遵循常识。常识是基于过去的经验来预测未来，但我们对光子这样的量子物体并没有先验经验。如果我们是微小的量子力学生物，一直观察这种行为，那它可能就变得合乎常理了，但我们并非如此。物理学家们写下方程，在实验室里观察探测器的信号，不得不接受这种怪异现象，学会利用它并将其应用于实际。询问光子在干涉仪中“真正”在做什么，其实是徒劳的。量子理论的创始人尼尔斯·玻尔将这种粒子 - 波的怪异现象称为量子二元性，他认为我们的经典概念，如波或粒子，不足以描述量子世界。而像阿尔伯特·爱因斯坦和埃尔温·薛定谔等人，虽然想知道光子“真正”在做什么，但却未能得到满意的答案。维尔纳·海森堡则持极简主义观点，认为只要理论计算与实验室测量结果相符，就足够了。但人类总是追求意义，直到今天，物理学家们仍在争论光子在干涉仪中“真正”的行为。