怎樣科學的理解量子糾纏現象?

永動機45


其實人們根本不用去理解量子糾纏,只要我們的研究者能夠說清楚自己做了什麼,能有什麼前景,世界上先進國家在做什麼?瞭解這些就行了!


最近的一片天


量子糾纏,是最為神奇的量力力學現象,曾經讓愛因斯坦都迷惑不解。假設有兩個粒子處於糾纏態,則不管兩個物體相隔多遠,只要其中一個粒子的行為發生了改變,另外一個粒子也會立馬發生變化。即便一個粒子在宇宙邊緣,那麼它們照樣也會同步發生相應改變。這種鬼魅般的超距現象,讓曾經的量子力學創始人愛因斯坦深感不解。


其實,量子糾纏最早的時候並不叫量子糾纏,而是被愛因斯坦用來反駁量子力學完備性的一個假想實驗。該論文提出的觀點被稱為EPR悖論,EPR悖論描述了量子的一種強關聯現象,這種現象是超距的,違反相對論的。愛因斯坦因此質疑量子力學理論還有缺點,並非量子後面真正的事實,一定還有些變量我們沒有發現。之後,薛定諤看到了愛因斯坦的論文,讀完之後感覺深受啟發,立馬寫信給愛因斯坦表示自己雙手支持愛因斯坦的觀點。為此,薛定諤後面還特意發了一篇論文,文中把這種量子強關聯現象正式定義為量子糾纏。



在最初的時候,有部分人覺得愛因斯坦觀點正確,量力力學理論還不完美,存在缺點。另外一部分人則反對愛因斯坦的EPR悖論,認為EPR悖論假設有誤,現有量子力學理論是沒什麼缺陷了。這部分人以波爾為代表,他們也是根本哈根派量子力學釋義的創始人。

之後,兩方人馬關於量子糾纏一直在爭論,誰也說服不來誰。好在這時候出現了一個偉大的科學家貝爾,他提出來大名鼎鼎的貝爾不等式來驗證是否存在量糾纏。科學界最終通過檢驗貝爾不等式,確定量子糾纏確實存在。


科學探秘頻道


在微觀世界的物質如電子運行非常快(0.01C),我們無法判定某時刻(實際上是某時段比如說億分之一秒,電子在其軌道上已轉了無數圈)其確切位置,但我們知道它在自己軌道上每點出現的概率是多少(薛定諤方程的解),這就是其波動性的根源。如果兩個電子處在同一軌道,由於對稱性要求(因為宇宙中沒有特殊的位置也沒有特殊的人,也就是說空間上是對稱的),一個左行另一個必須是右行,但我們不知道某時刻1號電子是左(用-1/2表示)還是右(用+1/2表示)行,但出現的疊加概率(比如1#左0.2/2#右0.8@1#左0.8/2#右0.2)是可算出來的,這就出現了一種不左不右(各50%概率,就是薛定諤的不死不活貓)的組合狀態,這就是所謂的糾纏。但實際上它們的狀態每時每刻都是確定的(只是我們沒技術識別而已),假如我們用宏觀辦法來測量那個電子比如用擋板在其運行軌道上某個方向擋一下,那個電子的狀態立刻就確定了(波函數塌縮)比如是左,那我們知道另一個必定是右———前提條件是它們處於同一軌道上——也就是說量子糾纏是定域特性,如果兩電子分離不再處於同一軌道上就退糾纏了,光子亦如此。所以利用量子糾纏來通訊或分發密鑰是完全不可能的。


用戶24162306282


你對著鏡子照,你和鏡裡的成像,是你糾纏它,還是它糾纏你?

軍艦上的信號燈或交通指揮燈,所傳遞的信息和令行禁止的"紅綠燈",電影上,敵特用手電光傳遞行動密碼等等;

照片上的影像,電影電視、x光透視、機場入口安檢等等,都是利用光的原理。

所謂"糾纏"其實就是光的:傳播、吸收光化反應、感光成像、反謝反映等特性。

以上這些持性,都是客觀存在的,是人類長期生產、生活和科學實踐中逐漸認識和認知的。並越來越多地為我們人類服務。

光是沿直線傳播運動的,是目前已知物質中運動速度最快的。它是向前作直線運動,既不會轉灣也不會掉頭。

光也是有質量的,而且有強弱。我們從光譜中可看到是由"紅橙黃綠青蘭紫"組成的,每一種光的強度、熱量、穿透力都是不同的。其中,"紫光"或"紫外線"其穿透和殺傷力是最強的,現代醫藥用它殺菌消毒。而X光穿透力更強,它足可以穿透我們機體,人類用它製成X光機,用於觀察檢查我們身體骨絡和組織病變狀態;海關和機場則用於檢查危險品和毒品等。而對熱量最敏感的,則是"紅外線"人們用它製成"紅外成像儀"。

光的質量還體現在,如同"檯球"上直線運動小球,遇阻擋而彈回,其運動力也逐漸衰減而消失。光的運動來至於"力"的拋射,就像射出去的箭矢,投出去的石塊,當力或反映物終止而止。

光的成像原理:動物在渴水時,最初看到水中倒影是蒙逼的,驚恐的而後才適應。而人類受此啟發,發明鏡子以整衣冠和裝伴。

光化反應則表現多樣些:其一,照像的感光片,x光片都是用光的光化反應成像原理製成的。這是因為光和不同化學性質的物質,產生不同反應而生成的新變化。

二是表現在:植物和動物的光合作用上,植物的光合作用,使植物產生一系列生化反應而使植物出莊成長,開花結果和繁衍;動物的光合作用同樣產生"蛋白質"合成等一系列生化反應,原理和植物是同樣的道理。

因些,光很早就應用於生產、生活和科學實踐活動。量子通迅也無非是應用光的這些反應特性,在人的打掌握和控制下進行信息傳遞,只要掌握和攔截就一樣能破解其秘密或阻止撓亂其傳播,沒那麼神奇。這就是我理解的所謂"量子糾纏",它不是那麼神秘和不可理解的。


資料完善度低



幻想爩宙


第四十三章:量子糾纏現象,得從量子糾纏機制去說!

世界最奇妙的東西,一生的時間是看不完的;人生最美好的東西,需要去發現,但也是無限多的。所以我們是幸福的,也是總會有點遺憾的。

量子糾纏也許是你聽過的這個世界上最奇妙的事情,聽過這個事情,也很美。如果能瞭解它,那就更美不可言了。

其實我在《變化》中就對量子糾纏有過論述,題目是《量子糾纏的超距作用,超光速是假象》,是談到光速的時候,對這個問題進行了解析。談到光速的時候,這個問題也無法避免。所以要勇敢面對。今天時隔一年,我們再來深刻看一下這個問題。

首先還是簡單介紹一下什麼是量子糾纏。在量子力學裡,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質,則稱這現象為量子糾纏(quantum entanglement)。

量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象;在經典力學裡,找不到類似的現象。

假若對於兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質,像位置、動量、自旋、偏振等,則會發現量子關聯現象。

例如,假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向,對於其中一個粒子測量自旋,假若得到結果為上旋,則另外一個粒子的自旋必定為下旋,假若得到結果為下旋,則另外一個粒子的自旋必定為上旋;更特別地是,假設沿著兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋,則會發現結果違反貝爾不等式;除此以外,還會出現貌似佯謬般的現象:當對其中一個粒子做測量,另外一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果,儘管尚未發現任何傳遞信息的機制,儘管兩個粒子相隔甚遠。

首先大家遇到一個問題的時候,一定要細緻分析。因為問題裡面的問題就足以讓你迷糊。

首先就上面的介紹,你必須知道這幾個要點,不然你談不上去理解量子糾纏,那是不可能的事情。

1、量子糾纏是發生在量子系統。宏觀世界裡找不到,但記住是——目前找不到,目前沒有找到。

2、發生量子糾纏的系統必須是兩個粒子以上的量子系統。你不光要記住粒子數量的規定,還得領悟系統這兩個字! 談到系統一定要想到整體性! 也就是說發生量子糾纏的粒子,是一個整體!一定是一個整體!

3、還有就是距離問題!發生量子糾纏的距離問題。這是個要點,很多百科知識,有誤解。讓很多人以為相距很遠很遠的粒子,都能發生量子糾纏。但我要告訴你,不可能的!目前從來沒有研究顯示說一個粒子和一個一光年之外的粒子發生了量子糾纏。

先來說說為什麼量子糾纏發生的距離是有限的,不是無限遠【理論上有無限遠】。

大家看看下面的關於量子糾纏的新聞實驗:中國科學技術大學潘建偉、彭承志等研究人員的小組早在2005年就在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、發送的世界紀錄,同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。

2007年開始,中國科大——清華大學聯合研究小組在北京架設了長達16公里的自由空間量子信道,並取得了一系列關鍵技術突破,最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸,證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性,為未來基於衛星中繼的全球化量子通信網奠定了可靠基礎。該成果已經發表在2010年6月1日出版的英國《自然》雜誌子刊《自然·光子學》上,並引起了廣泛關注。

從上面的報道中,出現了幾個“可行性”的詞彙,就說明這種傳輸技術的距離要求是很難的。看看“13公里”“16公里”這些數字,你就清楚這種距離是有限制的。所以和10光年之外的粒子發生糾纏,對我們來說還是天方夜譚。而且新聞中也說:“證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性。”重點還是在“可能性”這三個字。

所以必須克服對“量子糾纏”的干擾。不然量子糾纏態解除。 而且根本無法實現“控制”這一說,因為“控制”就意味著干擾!

再回到第二點,量子糾纏系統上來。舉一個例子最好了。如下圖。

照射激光束於偏硼酸鋇晶體,會因第二型自發參量下轉換機制,在兩個圓錐面交集的兩條直線之處,製備出很多偏振相互垂直的糾纏光子對。

看上面的案例,大家應該清楚了。量子糾纏發生的系統是有限制的。不是說隨隨便便就能有。有“同源”規則,不可能你隨便拿個手電,我也拿個手電,同時打開之後,光子們自動量子糾纏了。這是不可能的。

有一點大家在本書的前兩三章就看到了。是關於EPR之爭,是關於貝爾不等式的,之所以將他們放在前幾章,就為了通書大家要記住,和這些內容是密切關聯的。

量子糾纏就是從EPR之爭,才開始被人重視的。一開始其實是愛因斯坦為了用量子糾纏來證明量子力學的不完備性。他提出一個隱變量理論。還是簡單給大家回顧一下歷史,請看下文。

1935年,愛因斯坦、博士後羅森、研究員波多爾斯基合作完成論文《物理實在的量子力學描述能否被認為是完備的?》,並且將這篇論文發表於5月份的《物理評論》。這是最早探討量子力學理論對於強關聯繫統所做的反直覺預測的一篇論文。

在這篇論文裡,他們詳細表述EPR佯謬,試圖藉著一個思想實驗來論述量子力學的不完備性質。他們並沒有更進一步研究量子糾纏的特性。

薛定諤閱讀完畢EPR論文之後,有很多心得感想,他用德文寫了一封信給愛因斯坦,在這封信裡,他最先使用了術語Verschränkung(他自己將之翻譯為“糾纏”),這是為了要形容在EPR思想實驗裡,兩個暫時耦合的粒子,不再耦合之後彼此之間仍舊維持的關聯。

不久之後,薛定諤發表了一篇重要論文,對於“量子糾纏”這術語給予定義,並且研究探索相關概念。薛定諤體會到這概念的重要性,他表明,量子糾纏不只是量子力學的某個很有意思的性質,而是量子力學的特徵性質;量子糾纏在量子力學與經典思路之間做了一個完全切割。如同愛因斯坦一樣,薛定諤對於量子糾纏的概念並不滿意,因為量子糾纏似乎違反在相對論中對於信息傳遞所設定的速度極限。後來,愛因斯坦更譏諷量子糾纏為鬼魅般的超距作用。

EPR論文很顯然地引起了眾多物理學者的興趣,啟發他們探討量子力學的基礎理論。但是除了這方面以外,物理學者認為這論題與現代量子力學並沒有什麼牽扯,在之後很長一段時間,物理學術界並沒有特別重視這論題,也沒有發現EPR論文可能有什麼重大瑕疵。

EPR論文試圖建立定域性隱變量理論來替代量子力學理論。1964年,約翰·貝爾提出論文表明,對於EPR思想實驗,量子力學的預測明顯地不同於定域性隱變量理論。概略而言,假若測量兩個粒子分別沿著不同軸向的自旋,則量子力學得到的統計關聯性結果比定域性隱變量理論要強很多,貝爾不等式定性地給出這差別,做實驗應該可以偵測出這差別 。因此,物理學者做了很多檢試貝爾不等式的實驗。

1972年,約翰·克勞澤與史達特·弗利曼(Stuart Freedman)首先完成這種檢試實驗。1982年,阿蘭·阿斯佩的博士論文是以這種檢試實驗為題目。他們得到的實驗結果符合量子力學的預測,不符合定域性隱變量理論的預測,因此證實愛氏的定域性隱變量理論不成立。但是,至今為止,每一個相關實驗都存在有漏洞,這造成了實驗的正確性遭到質疑,在作總結之前,還需要完成更多精確的實驗。

這些年來,眾多的卓越研究結果促成了應用這些超強關聯來傳遞信息的可能性,從而導致了量子密碼學的成功發展,最著名的有查理斯·貝內特(Charles Bennett)與吉勒·布拉薩(Gilles Brassard)發明的BB84協議、阿圖爾·艾克特(Artur Eckert)發明的E91協議。

2017年6月16日,量子科學實驗衛星墨子號首先成功實現,兩個量子糾纏光子被分發到相距超過1200公里的距離後,仍可繼續保持其量子糾纏的狀態。

看了上面的量子糾纏相關歷史,你們肯定有想提問的。我來幫你們問!

1.量子糾纏引導的量子密碼學為何安全?

2.量子糾纏的距離,都達到了最新的1200公里了,是不是說它已經超光速了? 證明想對論是錯誤的。

3.如何理解量子力學這種“超光速”,是真的超光速嗎?

4.量子糾纏的機制,本質是什麼?

第一個問題:量子糾纏傳輸為什麼安全,很簡單就是因為量子糾纏態是一個系統,是一個整體。它之所以安全,是因為它無法被幹擾,或者侵入。一般侵入或干擾,量子糾纏解除,傳輸終止。量子糾纏不像我們的電腦,受到黑客侵入,電腦還在運行。量子糾纏態如果受到侵入,就停止了這種狀態的傳輸。但這裡大家要理解“傳輸”這個詞,不是日常我們理解的那樣。把一個東西,送到一個地方。就比如我給你發一個郵件,這叫傳輸。量子糾纏現在做不到這樣的。

第二個問題:量子糾纏沒有實現真正意義上的超光速,相對論是正確的。

第三個問題:既然量子糾纏沒有實現真正意義上的超光速。那我們該如何理解。我曾經在《變化》舉一個例子。很通俗,便於大家理解。我再重述一下這個例子。

通俗一點解釋可以這樣理解,兩個或兩個以上的粒子的量子糾纏態是一體的東西,在一個波函數描述之下,和距離無關。

就好像是兩個人坐一個蹺蹺板玩。A和B坐在上面的時候,就有了這種超關聯聯繫,即糾纏。A下去,B必然上來;相反B下去,A立刻上來。但我們不能說這種聯繫是超距的,也就是不能說A和B之間的變化是超光速完成的。要知道這和A和B之間的距離“無關”,與他們之間的聯繫態有關。

再直白一點簡單一點就是,你不能說你和你自己是有距離的,因為你和你自己本來就是一個人,一體的。哪來的距離? 我和你之間才有距離!懂了嗎? 就是這個意思。

如果你還不懂,我再舉一個例子。這個例子你要還不能理解。那我就搖頭了。想象力匱乏了。

你的大腦是一個系統,很複雜,很神奇。這是我們公認的。你現在想象一下,你大腦中有兩個粒子。一個叫地球,一個叫太陽。你一躍,不到一秒從地球跳到太陽上了。

現實中光要走8分鐘,你一秒中靠想力裡完成了。這叫超光速嗎?其實我要表達的是你就沒有走距離! 重點是理解這個!

之所以想到用這個給大家舉例,是因為有人網絡新聞文章說心靈感應,就是一種量子效應。這是種大膽的假設,這種現象報道了多起。電視上我也見過,專門搜過看的。

你會發現,所有的這種心靈感應案例。多以母親與兒女,多以雙胞胎為案例的。很少有以隔代的,或鄰居間的,或父親的。為什麼?

其實還挺值得思考的,但我承認這不夠嚴謹。

我的思考觀點是這樣:如果兩個人共用過一個身體,或在某種程度上共用過一個大腦,或者也可以說一個系統。那麼這種感應應該要強。那麼就符合雙胞胎,符合母親與兒女之間的現象。

因為他們都共同使用過一個生命系統。萬物是有聯繫的,萬物也有輻射。如果這種輻射,這種能量有距離傳輸的這種感應,那麼雙胞胎,以及母親與兒女之間的感應是最有超強關聯的。和量子糾纏有相似之處。所以這種大膽假設,我不排斥。並且我就是這樣思考的。

但說這種思考,不嚴謹。也是我第一次寫在科普書籍中的。其實這思考,我在寫《變化》的時候,就出現過。但今天好像更適合來引申一下。作為科普啟發,我覺得不為過。

不嚴謹是因為人是宏觀的,記住。目前量子糾纏在經典力學還沒有被發現過。

但記住,即使有一天這種心靈感應被認為是確定的,實驗證實的。我依然對相對論有信心。因為我在上面說了,我依然認為這種心靈感應現象是一個整體的。也談不到真正意義上的超光速。

通過上面的幾個例子,也就是說量子糾纏信息傳輸技術也是有限制的。它必須在這個“蹺蹺板”系統中。

那很多人可能又要打斷其他的人的問題,開始新的發問:“那什麼才是真正意義上的超光速,超光速傳輸?”

很簡單,火箭速度大於光速叫超光速!真正意義上的超光速傳遞是要傳遞有效信息的,攜帶東西的。有人反駁說,你讓火箭超光速,不是開玩笑嗎?怎麼可能! 你要這樣反駁,我還挺高興,說明你也認為不可能。因為一個火箭所攜帶的信息太多,物質太多。

那麼換一個你認為可能不?把一個1G電影傳以超光速傳給任何人,也算。你認為可以實現嗎? 或者一首歌,超光速傳遞給我。都算傳遞有效信息。如果不能傳遞有效信息,那就不是超光速。那就是沒有傳遞!那就是沒有傳遞!懂了嗎? 就是這個意思。你和你的距離是零,你做的任何動作,都不需要你和你之間傳遞。

正像湯衛東教授說:量子隱形傳態,是在一對量子糾纏資源的輔助下,將某個未知量子態信息傳遞到另外一個地方。傳遞的是信息,而非物質。若用“瞬間轉移”來形容,轉移的也只是量子態,並不是粒子本身。

現在來回答,最後一個問題:量子糾纏的機制是什麼?

我在《變化》中說過,量子糾纏的超光速是假象,其實在本章中也說明了這點。但量子糾纏的機制,我沒有敢在《變化》中寫,因為實在是想不出。翻了好多資料,看了好多文字,還是一頭霧水。

我倒並不是怕你們罵我,否則我寫完《變化》之後,就不會寫這本了。實在我有時間,然後我又喜歡這些東西。然後我發現還沒有這樣一本書,讓我這樣的數學基礎差的人,能讀懂的科普書籍。

那我不願意等,等別人寫出來,我再看。時間有限,趕緊行動吧。我自己寫吧。就這樣,我開始寫了。有多有意思,有多有燒腦,有多有費眼睛我就不說了。總之,我很享受這過程。

今天我要寫量子糾纏的機制,當然是大膽假設。給別人啟發,就是給自己驚喜。

首先大家這樣理解:一個量子系統是由幾個處於量子糾纏的子系統組成,而整體系統所具有的某種物理性質,子系統不能私自具有,這時,不能夠對子系統給定這種物理性質,只能對整體系統給定這種物理性質,它具有“不可分性”。

不可分性不一定與空間有關,處於同一區域的幾個物理系統,只要彼此之間沒有任何糾纏,則它們各自可擁有自己的物理性質。物理學者艾雪·佩雷斯(Asher Peres)給出不可分性的數學定義式,可以計算出整體系統到底具有可分性還是不可分性。

假設整體系統具有不可分性,並且這不可分性與空間無關,則可將它的幾個子系統分離至兩個相隔遙遠的區域,這動作凸顯出不可分性與定域性的不同──雖然幾個子系統分別處於兩個相隔遙遠的區域,仍舊不可將它們個別處理。在EPR佯謬裡,由於兩個粒子分別處於兩個相隔遙遠的區域,整體系統被認為具有可分性,但因量子糾纏,整體系統實際具有不可分性,就像一個“蹺蹺板”系統,這是我反覆強調的。

那這個系統是什麼呢? 肯定是一種場。從發生的糾纏粒子“同源”性質我們可以有這樣的認識。準確來說,是一種電磁場。

再來看看上面的那幅圖,以便於理解量子糾纏機制。

以上面的量子糾纏為例,我們可以這樣理解。激光就是運動光,光是電磁波。也可以說激光就是運動的電磁場。

理論上電磁場的輻射範圍是無限遠的。也就說理論上量子糾纏粒子間的距離可以達到無限遠。但現實中難以實現,因為場強與距離r是有關的。我自己根據上圖畫一個升級版的。圖畫的不好,見諒。方便大家理解。

整體的場就如同這個大喇叭形狀的圖,但量子糾纏對的每一種情況可以單獨視為一個小系統。可以叫“量子微場”,這樣我們把A2和B2的量子糾纏對微場系統叫L,其他兩個分別是L1和L2.

L到L1,到L2的距離是增加的,A1和B1其實是A2和B2到L1的情況。A和B其實又是A1和B1到L2的情況。在這個變化過程中,量子糾纏對粒子之間的距離增大了,量子糾纏對與晶體的距離也增大了。

這就是說理論上而言,量子糾纏對之間的距離可以達到無限遠。目前最新的測量1200公里。但現實中不能實現無限遠。是因為量子糾纏機制很敏感。距離場源越遠,超強聯繫是遞減的。換句話講就是距離越遠越容易被幹擾,而使得糾纏態解除。

在這裡要強調,量子微場這個概念,是為了將量子糾纏對看作整體而在大場範圍內的運動的設想。量子微場是包括在大電磁場的範疇內的。

這樣我們在測量的時候,為什麼會得到兩個粒子相聯繫的現象就好理解了。因為這是一個系統,而兩個粒子運動狀態數量是有限的。

兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質,像位置、動量、自旋、偏振等,則會發現量子關聯現象。例如,假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向,對於其中一個粒子測量自旋,假若得到結果為上旋,則另外一個粒子的自旋必定為下旋,假若得到結果為下旋,則另外一個粒子的自旋必定為上旋。

為什麼會出現這種情況呢。很顯然兩個量子糾纏態粒子是用一個波函數來描述的。粒子的運動狀態態數是與自旋有關的。這種情況就類似將這個量子微場看作一個“費米子”,當你對兩個糾纏粒子測量時候,他們不能同時處於同一種運動態。所以會出現一個上,一個下。或一個下,兩一個上。其實很好理解,就是同一個人,你可能同時在兩個地方。

所以理解量子微場是很重要的,整體性是不能脫離的。這就是量子糾纏的機制。

所以根據我的理論,有以下預測。

1、量子糾纏的粒子間距,還會擴大。不會止於1200公里。但這個距離會有限制。因為干擾無法避免。這是客觀上的。

2、量子糾纏屬實不能說明量子力學的不完備性。事實上完備性才是不存在的。我這樣說不是說世界或量子體系是不確定的。是因為我們無法掌握完備性的所有因素,所以理論無論從實驗,還是數據來看,都是不完備的。但世界的確定性,已經包含在世界規律邏輯之中的!! 你一定要理解這句話,才能理解為什麼世界是確定的。

就像維特根斯坦在《邏輯哲學》中說的,一個事件發生了,一定是這種發生的條件早就包含在邏輯之中了。

3、看到過用量子糾纏研究時間的論文,量子糾纏和時空有聯繫,但要探究時間的本質。用量子糾纏還遠遠不夠。甚至說不是主要矛盾,所以時間不應該以此為主線研究。時間還是我在《變化》中的觀點那樣。是客觀存在的,時間是能量物質,在引力場中的位置以及運動速度的應變度量過程。在我們沒有對量子和宏觀世界的界限做出判定之前,時間體系就不應該一分一二。

4、量子糾纏和夸克禁閉是狀態相反的兩種狀態。量子糾纏隨距離變大,超強關聯性減弱。夸克禁閉相反,隨著距離增大,超強關聯性增加。所以強相互作用力,最大。

以上就是我對量子糾纏的認識和理論。我知道再寫2萬字,也還能有很多延伸。我們的認識永遠是深化的。

摘自獨立學者,科普作家,國學起名師靈遁者量子力學書籍《見微知著》


靈遁者國學智慧


那就通俗的說下,假如現在有兩個球,1個紅色和1個藍色,兩個盒子,A和B

放在現實中很好理解,當把兩個球分別放到兩個盒子後,當我們打開A盒子發現是紅色那麼B肯定是藍色,反之亦然,這個很容易理解,但是!把這個現實中簡單的事件放到量子世界就顯得很詭異

因為量子的不確定性,怎麼來理解它的不確定性呢,就是現實中你把1個球放到A盒子,它就一種狀態:要麼是紅色,要麼是藍色,是單一明確的狀態。但是,量子就噁心了,它竟然有兩個狀態:它即是藍色又是紅色同時存在,藍和紅疊加態,你不觀察就不確定是哪個顏色,你觀察它時它疊加態消失,才有明確單一的狀態。嗯,有點懵吧,那就好比把1個球放到A盒子後它就多了個顏色不同的分身,成了兩個球,現在盒子就是兩個顏色都有的紅球和藍球,你看它時,它的分身消失了,就剩一個了,有了單一的顏色,至於哪個顏色消失就看它心情了*^_^*



糾纏態就是,兩個球(放到盒子就是4個球)之間有著聯繫,當你打開一個盒子時不光這個盒子的分身消失,另一個盒子的分身也跟著消失了,並且另一個消失的和這個消失的顏色還是相反的,它兩是配對消失的(就好像這個盒子的藍消失時拐走了那個盒子的紅),那麼剩下的就和現實中觀察的一樣了

所以,當不觀察盒子時,你就不確定是這個盒子的藍消失了還順便拐走了那個盒子的紅,還是這個盒子的紅消失時拐走了那個盒子的藍,所以這兩個球處於紅和藍的糾纏態



窺探宇宙


量子糾纏的實質並不是兩個粒子之間有什麼靈犀想通,而是兩個同步運動的粒子表現出的形態一致性。它不是超距作用,不能傳遞信息,更不是什麼靈犀相通。

經過在一起糾纏過後,兩個粒子就具有相同或相反的運動規律,這個運動規律將持續很長時間,即使兩個粒子分開很長距離。那就能夠從一個粒子的狀態推測另一個粒子的狀態。這個粒子現在是左旋,那個粒子一定在右旋。

在一起糾纏過的粒子就像是兩粒相同的種子,分別種在兩塊地裡,然後觀察種子生長過程,必然是同步的。再比如將兩個鍾互相撞一下就算糾纏了,然後拿在較遠的兩個地方。兩個鐘的振動頻率衰減速度也是同步的。

再比如我們把兩幅牌,將其牌點的排列順序整理得一樣。然後各自放進一個翻牌機器裡,翻牌機器每天翻一張牌。每天兩個翻牌機翻出的牌點一定是相同的。將兩個機器拿到兩個距離很遠的地方,比如一個在北京一個在紐約。兩個機器每天翻出的牌點也是一樣的。這兩個機器之間並沒有通訊聯繫,但是卻能表現出相同的信息,北京的機器翻出一個梅花五,那邊紐約的機器翻出的也是梅花五。當然如果糾纏時將兩幅牌牌點順序裝反,那麼兩個機器每天翻出的牌點就是相反的。但是我們不能用這兩個機器實現通訊。

如果從北京向紐約每天用普通電磁波發送一段信息,發送時根據翻出的牌點進行加密。事先商定梅花表示乘,方塊代表除,紅桃是加,黑桃是減。今天翻出的是梅花五,就把信息乘以五發過去。紐約那邊接到後進行解密,一看機器翻出的是方塊五,就將信息除以五,就是原信息。第二天翻出的牌又變了,加密方式就又變了,那邊也根據。這樣的通訊方式當然是無法破解的,因為你不知道雙方每天翻出什麼牌點。這就是量子糾纏的本質,量子通訊的原理。


多維觀世界


要理解量子糾纏態,首先你要理解什麼叫量子疊加態。在經典物理裡邊,事物都有確定的狀態。一個物理在A點,那麼這個物體就不會同時處於另外一個B點。但在量子力學裡面,物體卻可以同時處在A,B兩個不同的點。這種狀態就叫做量子疊加態。此時我如果對這個物體的位置進行精確地測量,那麼這個物體會隨機的出現在其中一個點。這個過程叫坍縮,對應的物理是外界測量(擾動)改變了疊加態概率幅的分佈。

量子糾纏指的是兩個物體,比如說兩個電子,如果我們說這兩個電子處於量子糾纏態,那就意味著當我們對其中的一個電子進行測量(擾動),改變了這一個電子的量子態時,另一個電子的量子態立即也發生變化。儘管我們並沒有對另一個電子進行測量,儘管這兩個電子可以相距得非常遠。

需要特別提一下的是,量子糾纏是瞬時傳遞的,沒有光速的限制,但由於量子糾纏無法傳遞信息,所以量子糾纏並不違反相對論。

量子糾纏是製造量子計算機的基礎。目前在實驗室內已經成功製備出12位的基於光量子糾纏計算機原型和10位的基於超導電子糾纏的計算機原型。目前20位的基於超導電子糾纏的計算機原型即將完成。相信在不久的將來,專用量子計算機將會極大地提高人類的計算能力。這一新的技術在給人類帶來便利的同時,也產生了很多新的問題。利用傳統的加密技術在量子計算機面前形同虛設。


魏紅祥博士


糾纏在字面上的意思是A的狀態會依賴於B的狀態。我們說A和B糾纏在一起,就是我們不能把A和B分開來說,把A拿出來單獨說對A、B糾纏的系統是不可以的,要說就得A、B一起說。

下面是個經典的例子,假設我們把一雙手套放在A、B兩個盒子裡,A盒裡有一隻,B盒裡有一隻。既然是一雙手套,那麼肯定是一隻是左手(L)的,一隻是右手(R)的,不可能兩隻都是左手的或兩隻都是右手的。

現在假設我們打開A盒,如果我們發現裡面是一隻左手(L)的手套的話,那麼B盒中就一定是一隻右手(R)的手套,即便我們不打開B盒我們也知道里面的手套一定是右手的。相反,如果我們發現A盒裡面是一隻右手(R)的手套,那麼B盒裡的手套一定是左手(L)的。

上述兩種情況如果用狄拉克記號表示,可分別表示為:|LR》和|RL》,這裡左右只是一個比喻,實際上代表的是量子態,比如左旋光,右旋光,或自旋向上和自旋向下等。

在經典物理中,或者在我們的這個例子裡,一個左手的手套(L)被放進A盒裡就萬萬不可能跑到B盒子裡,因此我們面對封閉的A、B盒子,我們只是不知道而已,但實際上裡面的手套已經是確定的了,不是|LR》就是|RL》,兩種情況必居其一。換句話說,這還不是糾纏。

在量子力學中,有疊加原理,如果|LR》是一個量子態,|RL》是另一個量子態,那麼這兩個量子態的疊加也是一個可能的量子態。最簡單的就是:

這就是A、B糾纏在一起的量子態。

下面假設把兩個盒子拿到很遠的地方,比如A盒在南極,B盒在北極。考慮量子情形,我們在南極打開A盒,對裡面的光子進行測量,有一半幾率是左旋(L)的,另一半幾率是右旋的(R),我們事先沒法預測到底A是L還是R。我們知道的是如果在南極發現A是L,那麼在北極測量B就一定是R。B的測量結果是依賴於A的測量結果的。相反,如果A是R(有一半幾率),那麼B就是L。

這看起來挺神奇的,作為整體的A、B量子態,在A處的測量瞬間就會導致量子態|α》整體突變為|LR》或者|RL》,進而影響在遠方B處粒子的量子態。

用行話說就是量子力學是一種全局性(Global)的理論,但這個機制與狹義相對論並不衝突,因為利用這種機制無法傳遞信息,而狹義相對論說的是傳遞信息的速度的上限是光速c。


分享到:


相關文章: