https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/78f4-2gxv
1935年爱因斯坦等人提出爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)悖论-纠缠粒子不管离多远
都会瞬间表现出相关的属性
爱因斯坦称之为幽灵般的超距作用
后世则称为量子纠缠
该年爱因斯坦和罗森还提出爱因斯坦-罗森(ER)桥
后世称为虫洞
2013年胡安马尔达希纳和伦纳德萨斯坎德提出ER=EPR猜想
认为量子纠缠与虫洞间存在关联
此猜想将量子力学与广义相对论连结起来
主张粒子间是透过虫洞进行纠缠
加拿大新不伦瑞克大学博士生Irfan Javed和Edward Wilson-Ewing教授选择氢原子来验证
此猜想
氢是被研究得最精确的系统
其能阶精确到小数点后15位
这使得氢对微小偏差都很敏感
尤其是它的超精细结构—质子和电子自旋间的磁相互作用产生的能量变化(比如用于绘制
银河系地图的21cm射电发射线)
氢原子的质子和电子本质上是纠缠的
如果虫洞存在
电子的部分电场应该会泄漏到虫洞中
质子的电场则不会
此泄漏在氢系统中应是可测的
科学家假设进入虫洞的电子电场比例与质子和电子间的纠缠熵呈正比
接着他们假设此效应只影响点粒子而不影响像质子这种远大于量子重力尺度的物体
这样对外部观察者而言
电子有效电荷被抑制了
就像它的部分电场消失在虫洞中一样
此作用与纠缠熵呈正比
因此纠缠态越多
受到的影响就越大
并非所有氢原子的自旋态都具有相同纠缠程度
在单重态中最大纠缠的自旋会经历完全的抑制效应
而未纠缠的三重态则不会
科学家试图透过比较同原子内的纠缠态和非纠缠态之间的能量差异来检验猜想
任何ER=EPR效应都会表现出可测量的两种特征-
1.电场泄漏会削弱纠缠自旋态和非纠缠自旋态之间的超精细分裂
2.如果虫洞不可穿越
氢原子即使精确到小数点后20位都是电中性的
但也会携带少量但非零的净电荷
这两种效应均未被观察到
这给任何潜在的ER=EPR效应的强度施加了严格限制
即使该效应存在
其强度也必须比根据超精细结构得出的估计值小少一百万倍
比根据中性测量得出的估计值小十亿倍
因为ER=EPR猜想尚未有足够精确的表述
目前无法完美预测效应强度
铯、铷和钾等较重原子的光谱精确度与氢原子相近且更易从实验捕获
因此它们可能提供更准的数据
这些数据或许是统一量子力学和相对论的万有理论的基石