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“量子纠缠”之谜怎样解开 怎样才能避免量子纠缠

2023-07-07 16:04:10 互联网 未知 科技

 “量子纠缠”之谜怎样解开 怎样才能避免量子纠缠

“量子纠缠”之谜怎样解开?

这么说吧,假设有两只手套,一只装在盒子里寄给在洛杉矶的你,另一只装在盒子里寄给在香港的你的朋友,当你打开盒子看到这只手套是红色的,你就会立即知道你朋友收到的那只手套也是红色的,这是经典情形,并不存在超光速的信息传递,因为两只手套事先是一副,在寄出去时他们的颜色已经确定了现在考虑量子情形,根据量子理论,手套的颜色不能事先确定颜色,比方说可能是白的也可能是红的。当你打开盒子并看到红色手套,寄到香港的那只手套也立即变成红色。用数学语言说,本来各占50%可能性的两个波函数瞬间坍塌至“红色”,这就是超光速作用他的机制还不能确定,不过已经完美地被实验验证了总感觉这和心灵感应是一回事

怎样才能避免量子纠缠

量子纠缠是一种量子力学现象,其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积。
  具有量子纠缠现象的成员系统们,在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,如此遥远的距离下,它们仍保有特别的关联性(correlation);亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”(spooky action-at-a-distance)之猜疑,仿佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般,似与狭义相对论中所谓的局域性(locality)相违背。这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于1935年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论(EPR paradox)来质疑量子力学完备性之缘由。
量子纠缠并非信息传递,事实上信息不可能从一个粒子传到另一个粒子。即使用光速将它们分开,信息也不可能在你测量时从一个地方传到另一个地方。   量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。   多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面。例如,量子远程通信。   目前,我国科学家潘建伟已经成功的制备了5粒子最大纠缠态。
【*】 纠缠态作为一种物理资源,在量子信息的各方面,如量子隐形传态、量子密钥分配、量子计算等都起着重要作用。然而,受实验条件限制和不可避免的环境噪声的影响,制备出来的纠缠态并非都是最大纠缠态:另一方面,纯纠缠态受环境的消相干作用也会退化成为混合态。使用这种混合纠缠态进行量子通信和量子计算将会导致信息失真。为达到更好的量子通信或量子计算效果,需要通过纠缠纯化技术将混合纠缠态纯化成纯纠缠态或者接近纯纠缠态。因此,如何提纯高品质的量子纠缠态是目前量子信息研究中的重要课题。

量子纠缠现象第一次是在什么时候发现的?

1935年,爱因斯坦与波多尔斯基和罗森合作,发表了一篇文章,标题是“量子力学对实在的描述是完备的吗?”在量子力学中,因为有些可观测量(比如位置与动量)不能同时有确定的值,所以爱因斯坦指出它们不是同时有客观实在性。
所谓某个客体的客观实在性,爱因斯坦他们认为可以定义为可以在不干扰该客体的情况下,能够明确地预言它的值。如果每一个有客观实在性的物理量在理论上有一个对应,爱因斯坦他们认为,这样的理论才是完备的。爱因斯坦借助于一个量子纠缠态(当然,他们还没有这个名词)作了一系列论证。这个量子纠缠态的性质是这样各种可能状态的叠加态。(欢迎大家来阅读我的文章,我们每天会分享不一样的新鲜内容,如果我的文章对你有帮助,请您关注我们的百家号,大家有什么宝贵意见,请在文章下面评论哦。)

在每个这些状态中,两个粒子的位置是确定的,但是在整个叠加态中,只有两个粒子之间的距离是确定的。所以,通过确定某一个粒子的位置,整个系统的状态就变为若干状态的叠加态中的其中一个状态,从而就可以在不干扰另一个粒子的前提下确定它的位置。另一个方面这个纠缠态也可以是这样各种可能状态的叠加态。(欢迎大家来阅读我的文章,我们每天会分享不一样的新鲜内容,如果我的文章对你有帮助,请您关注我们的百家号,大家有什么宝贵意见,请在文章下面评论哦。)

在每个这些状态中,两个粒子的动量是确定的。所以,通过确定某一个粒子的动量,从而就可以在不干扰另一个粒子的前提下确定它的位置。所以爱因斯坦、波多尔斯基和罗森认为,既然第二个粒子的位置和动量都能在不被干扰的情况下被确定,那动量和位置就都具有客观实在性,这与量子力学对这两个量的说法不一致。(欢迎大家来阅读我的文章,我们每天会分享不一样的新鲜内容,如果我的文章对你有帮助,请您关注我们的百家号,大家有什么宝贵意见,请在文章下面评论哦。)

在这篇文章发表后,薛定谔也发表了一篇文章,正式提出量子纠缠的概念。