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量子纠缠是一种效应，通过这种效应，多个粒子共享相互关联的特性--跨越任意长距离--瞬间就会出现。例如，在不同位置的一对纠缠光子可能被它们的极化连接起来，这一特性描述了光波振荡的方向。测量一个光子的偏振度，另一个光子的偏振度立即假定相同的值。换句话说，光子要么是水平极化的，要么是垂直极化的，但在测量其中一个或另一个之前，它们都不假定一个确定的值。

如果你觉得这不仅仅是违反直觉的话，那你就是好伙伴了。阿尔伯特·爱因斯坦曾经轻蔑量子纠缠，称其为“远处令人毛骨悚然的行为”。正如他和他的同事们在1935年所写的，“对现实的合理定义是不可能允许的。”不管是否合理，纠缠似乎确实是现实的一部分，正如许多实验所证明的那样。

现在，位于上海的中国科学技术大学(USTC)的实验人员已经纠缠了不止一对，而是四对光子，将八个光子的极化联系在一起。2月12日在“自然光子学”在线发表的一项研究报告中描述了这一成果，该研究扩大了此前曾纠缠到6个光子的实验的范围。(“科学美国人”是“自然”出版集团的一部分。)使用单个原子作为粒子进行纠缠甚至更大的纠缠，但纠缠光子在量子通信方案中有很大的希望，因为它们可以在很长的距离内传送信息。

纠缠是一个脆弱的状态，以任何效率纠缠光子是一个重大的挑战；物理学家通常会为每一对成功的纠缠粒子产生大量的光子。随着更多纠缠光子的增加，产生多对纠缠光子的难度呈指数级增长。姚星能和他在USTC的同事们计算出，如果他们只是简单地将先前的六光子实验扩展到包括另一对纠缠光子，那么产生一个纠缠的八光子集合将需要大约10个小时的实验时间。(物理学家通过进行需要大量光子样本的统计测试来验证纠缠的存在，因此，一个需要数小时才能产生单个纠缠态的实验实际上是缓慢的。)为了克服这一限制，研究人员使用了一种光学方案，滤除较少的光子，从而提高纠缠光子的输出。

由于纠缠光子的“明亮”来源，研究人员成功地产生了四对相互纠缠的对，频率要高得多。他们报告说，检测到了数百组纠缠光子，速度约为每小时9组，足以进行各种统计测试，以验证所有8个光子确实在量子水平上有关联。

要想了解纠缠的概念，请看我最近与科学美国人的常驻纠缠专家乔治·穆瑟(George Musser)以及我们的同事玛丽·卡梅利克(Mary Karmelek)和埃里克·奥尔森(Eric Olson)一起拍摄的视频。