另辟蹊径,越随机越接近答案

量子物理实验召十万游戏玩家一起“玩”

张梦然

2018年05月10日09:10  来源:科技日报
 
原标题:量子物理实验召十万游戏玩家一起“玩”

人类的随机性会促进量子力学研究吗?答案是肯定的。据英国《自然》杂志5月9日发表的报告称,欧洲一项大型物理实验发动了全球十万名游戏玩家竞相生成随机数序列,从而帮助检验是否可能违背量子力学所预测的定域性和实在性。

一直以来,关于量子物理能否提供关于实体现实的完整描述,讨论的焦点在于所谓的定域性和实在性,前者是指一个位置的行动无法对其他位置产生即时影响,后者是指实体系统的特性值是既定的,即使我们不去测量它们。

为了一探究竟,研究人员开展了名为“贝尔测试”的实验项目。“贝尔测试”可测量粒子之间的量子关联,以了解它们是否会以一种无法借助隐藏变量解释的方式,违背定域实在性。隐藏变量指当前的量子力学理论未予解释的因子,其也使该理论显得不那么完整。

但是,“贝尔测试”存在一个常见缺陷:“自由选择”漏洞。虽然研究人员看似自由地选择实验的测量设置,但是有可能存在隐藏变量影响他们的选择。因此,研究人员一般会采用随机数生成器来进行测量设置。不过,对物理学家来说这还不够“真正随机”,测量设置仍有可能受到隐藏变量的影响,于是他们产生了利用互联网技术进行大规模人工驱动实验的设想。

来自西班牙光子科学研究所的大贝尔实验协作项目的科学家摩根·米切尔及其团队,此次在全球范围内发动了约十万名测试者,让他们通过一个网页游戏“大贝尔探索”来生成大量足够随机的随机数序列。测试者需要做的是生成不可预测的包含0和1的数列,不断挑战更高难度。

报告称,截至2016年11月30日,游戏玩家的数据流在12个小时内以每秒逾1000比特的速度传送给研究团队,团队利用纠缠光子、原子系统和超导装置,执行了13个贝尔测试和其他定域实在性测试。大部分测试发现了统计上明显的定域实在性违背情况,研究人员表示,这一结果符合量子理论的预测。

任何一项理论的验证,都会经历或多或少的螺旋式上升的曲折,甚至是举步维艰。对量子物理来说更是如此。验证任一个概念的完整性、变量的影响范围以及预期效果的生成和制约条件,都要付出巨大努力。基于现有互联网信息技术平台,附加以人这一自带随机性的变量,在游戏中完成实验,真是个精妙的设计。

(责编:张帆、吴楠)

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