爱因斯坦错了？测量光子会影响其位置

这一现象超出了同时代科学家的物理学经验，而且似乎与相对论相悖，后者认为光速是任何信息传播速度的上限。爱因斯坦提出，这个粒子并不是处于叠加态，也不是同时出现在两个地方，更可能的情况是它具有一个“真实”的位置，只是人们无法观测到。

这一现象可以通过一个思想实验来说明。假设有一道光束被分离成两半，一半发射到爱丽丝的实验室，另一半发射到鲍勃的实验室。然后，爱丽丝要指出是否探测到了光子，以及如果探测到的话光子处于什么状态——此时或许可以用波包(wave packet)来描述这个光子。在数学上，此时光子处于“叠加”(superposition)状态，即它可以同时出现在两个(或更多)地方。它的波函数似乎表明光子并没有确定的位置。

格里菲斯大学量子力学中心主任霍华德·怀斯曼(Howard Wiseman)说：“爱丽丝的测量导致叠加态坍缩。”这意味着在测量时光子存在于此处或别处，而不是在两处同时出现。如果爱丽丝探测到一个光子，意味着在鲍勃的实验室里，光子的量子态出现了坍缩，进入了零光子状态；但如果爱丽丝并没有探测到光子，那鲍勃这边的光子就坍缩到单光子状态。

在3月24日的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上，怀斯曼等对这一实验进行了描述。他说：“你会觉得这一现象合理吗？我觉得不会，因为爱因斯坦肯定不认为它合理。他认为这很疯狂。”从描述上看，爱丽丝的测量似乎对鲍勃的观测结果起着支配作用。

这个悖论在提出来几年之后得到了部分解答。有实验显示，尽管两个量子粒子之间的相互作用瞬时发生的，即二者信息传递速度比光速还快，但还是没有办法利用这一现象来进行信息传递。

霍华德·怀斯曼主持了新的实验，他和研究团队的成员们希望能更进一步，揭示出波函数坍缩的过程——即爱丽丝“选择”了测量并因此影响到了鲍勃的探测——是确实发生的。已经有其他实验揭示出两个粒子之间的纠缠状态，但在这项新研究中，光子是和它自身纠缠在一起。

在实验中，科学家发射的光子束经过一个分离器，一半的光传递出去到达一个实验室，另一半则经过反射到达另一个实验室(相当于前述思想实验中的爱丽丝和鲍勃的实验室)。光每一次的传播都是以单个光子的形式，因此这个光子分成了两个。在被测量之前，它以叠加态存在。

其中一个实验室利用激光作为参照，对光子的相位进行测量。如果把光想象成一道重复的正弦波，相位就是进行测量时的角度，从0到180度。当改变参照激光的角度时，就会得到对光子的不同测量结果：它或者处于某个特定的相位，或者根本就不会出现。

在另一个实验室中，科学家对光子的测量结果与前一个实验室出现了反相关性，即如果这边观测到了光子，那另一边就观测不到光子，反之亦然。后一个实验室的光子状态取决于前一个实验室的测量结果；但是，在经典物理学中这种现象是不应该出现的，两个粒子应该处于各自独立的状态。