你打臺球時有沒有過這種好奇——為什么白球撞紅球，紅球會沿著精準(zhǔn)的方向滾出去？答案藏在“動量守恒”里：白球的動量會“轉(zhuǎn)移”給紅球，總和永遠(yuǎn)不變。這是宏觀世界的“鐵律”，連牛頓都得點頭。

但如果把“球”換成單個光子呢？最近，芬蘭坦佩雷大學(xué)聯(lián)合德國、印度的科學(xué)家，干了件“顛覆認(rèn)知”的事：他們把單個光子“劈”成了兩半，居然在量子世界里，第一次驗證了這條“鐵律”——而且結(jié)果比臺球更“硬核”！

光的“旋轉(zhuǎn)密碼”：原來光子也有“陀螺屬性”

要理解這事，得先搞懂光的一個“隱藏屬性”：軌道角動量（OAM）。

你可以把它想象成光的“旋轉(zhuǎn)方式”——有的光像擰麻花一樣“螺旋前進(jìn)”，有的則是“直挺挺”的（OAM為0）。就像陀螺：有的陀螺轉(zhuǎn)得快，有的轉(zhuǎn)得慢，但“旋轉(zhuǎn)量”是固定的。

根據(jù)守恒定律，如果一個“不旋轉(zhuǎn)”（OAM=0）的光子被“劈”成兩個，那兩個光子的OAM必須正負(fù)抵消——比如一個轉(zhuǎn)+1圈，另一個就得轉(zhuǎn)-1圈，加起來還是0。就像你往左推我一把，我往右推你一把，合力剛好抵消。

十億次實驗才成功：量子世界的“大海撈針”

但驗證這個規(guī)律，難到“離譜”。

因為單個光子太“小”了——你根本看不到它，更別說“劈”它?？茖W(xué)家得用超穩(wěn)定的光學(xué)設(shè)備：連實驗室的溫度波動都得控制在0.1℃以內(nèi)，光的路徑不能有一絲偏差，否則光子就“跑丟了”。

更夸張的是：每十億個光子里，才有一個能成功分裂！團(tuán)隊里的博士LeaKopf說：“我們熬了無數(shù)個夜晚，盯著探測器的屏幕——有時候連續(xù)一周都沒信號，直到某一天，屏幕突然跳出來兩個‘對稱’的OAM值，所有人都跳起來了！”

不止驗證規(guī)律：量子技術(shù)的“鑰匙”找到了

這次實驗的意義，遠(yuǎn)不止“證明規(guī)律”：

他們還在分裂的光子里，看到了量子糾纏的跡象——兩個光子像“雙胞胎”一樣，無論離多遠(yuǎn)，一個的狀態(tài)變了，另一個立刻跟著變。這意味著，未來我們能造出更復(fù)雜的“量子態(tài)”：比如用來做絕對安全的量子通信（再也不怕黑客破解），或者超高速的量子計算機(jī)（比現(xiàn)在的電腦快上億倍）。

量子世界的“鐵律”，其實離我們不遠(yuǎn)

你可能會問：“這和我有啥關(guān)系？”

其實，量子技術(shù)已經(jīng)在悄悄改變生活：比如你的手機(jī)芯片，就用到了量子隧穿效應(yīng)；未來的量子互聯(lián)網(wǎng)，能讓你在地球另一端傳資料，比光速還“穩(wěn)”。而這次的實驗，相當(dāng)于給量子技術(shù)“打了個地基”——畢竟，只有先搞懂“規(guī)律”，才能造“工具”。

現(xiàn)在問題來了：如果量子技術(shù)普及，你最想用到什么？

是“瞬間傳文件”的量子通信，還是“能預(yù)測天氣”的量子計算機(jī)？

評論區(qū)聊聊你的腦洞，咱們一起等量子時代的到來～