量子糾纏的實驗驗證過程

量子糾纏的實驗驗證過程主要圍繞貝爾不等式測試。以下是幾個關鍵實驗的過程說明，這些實驗逐步排除了量子糾纏的疑慮，並支持了量子力學的預測。

1. 克勞瑟-弗里德曼實驗（1972年）

實驗概念：該實驗基於愛因斯坦、波多爾斯基和羅森（EPR）在1935年提出的思想實驗，稱為EPR佯謬，提出糾纏可能存在「隱變數」，即隱藏在量子系統中的未知變量來解釋量子糾纏現象。貝爾不等式則被提出來檢測隱變數理論是否成立。

實驗步驟：

產生一對糾纏光子，兩光子具有相反的偏振狀態。

兩個偏振探測器分別測量這對光子在不同角度下的偏振。

比較兩光子偏振測量結果之間的關聯性，看是否符合貝爾不等式的預測。

結果：克勞瑟和弗里德曼的實驗結果顯示，測得的光子偏振之間的關聯性超過了貝爾不等式的限制，即排除了隱變數理論的解釋範圍。這表明量子糾纏現象真實存在。

2. 阿斯佩實驗（1982年）

實驗背景：阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）進行了更精確的測試，改進了克勞瑟實驗的設計，解決了一些可能的實驗漏洞。

實驗過程：

利用鈣原子發出一對糾纏光子，通過光纖傳送到兩個相距較遠的探測器。

在每次測量中，隨機改變探測器的角度，以防測量裝置與光子之間有任何「預先協調」的隱變數影響。

記錄每個光子到達探測器後的偏振測量結果，並檢查它們之間的相關性。

結果：阿斯佩實驗進一步驗證了量子糾纏現象，排除了測量設備可能干擾實驗結果的可能性。實驗數據符合量子力學的預測，並違反了貝爾不等式，再次排除了隱變數理論。

3. 漏洞無關的貝爾測試（2015年）

隨著技術進步，物理學家在2015年進行了所謂的「漏洞無關」（loophole-free）的貝爾測試，這些實驗進一步排除了實驗設計中的潛在漏洞，確保實驗結果的可靠性。

實驗步驟：

使用量子糾纏的電子或光子對進行測量。

在測量過程中隨機選擇測量角度，並盡量增大探測器之間的距離，以確保在一對光子測量之間無法傳遞任何訊息。

嚴格限制測量時間，使得光子在被測量前無法與另一光子進行任何形式的交流。

結果：漏洞無關的貝爾測試顯示，測量結果仍然違反了貝爾不等式的預測，支持量子力學的糾纏現象，且排除了任何可能的實驗漏洞。這些實驗使得科學界幾乎確信量子糾纏現象是真實存在的。

總結

這些實驗證明了量子糾纏的真實性。貝爾不等式被違反的實驗結果表明，量子系統中的糾纏粒子確實具有一種非經典的關聯性。這些實驗排除了隱變數的解釋，使得量子糾纏成為量子力學的重要基石。