01.05 神祕的量子力學現象—量子糾纏

小夥伴們,你把自已想象成一個光子,或者一束光。在宇宙中奔波。同時,自從你出生那天起,你就有了一個雙胞胎,他是與你有密切聯繫的另一個光子。你們無論距離是多遠,你們都同時作著相反的動作,就像鏡子裡的你的影像一樣。而且無論你的雙胞胎髮生什麼事,都會瞬間影響你,反之亦然。

神秘的量子力學現象—量子糾纏

這是量子糾纏,量子糾纏似乎破壞了經典物理學的一些基本規則:沒有什麼東西可以比光傳播得快,它只會受到周圍環境的影響。科學家們無法解釋這些粒子是如何聯繫在一起的。是蟲洞嗎?未知的維度?還是愛的力量?

幸運的是,對於量子物理學家來說,並不總是需要解釋一個現象才能使用它。古代人類在發明車輪之前並不知道摩擦力。我國古代的醫生在600年前開始接種天花疫苗時,但並不知道什麼是抗體。我們雖然不知道是量子糾纏並背後的原理是什麼,但不妨礙它們為人類服務。

神秘的量子力學現象—量子糾纏

科學家們在太空衛星上,用一種高能量激光器通過一種特殊的晶體發射,產生糾纏的光子,在實驗開始之前,科學家們並不完全確定它會起作用。這些光子被傳送到了地面,在地面上的多次測試證實,衛星的粒子確實仍然纏繞在一起。現在科學家們嘗試新的實驗:將量子粒子從地面傳送到衛星上,再建立一個分銷渠道,允許每秒傳輸數上萬個光子糾纏對。如果實驗成功。那麼衛星就可以用於量子通信了。

神秘的量子力學現象—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,則稱這現象為量子纏結或量子糾纏(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。

那麼量子糾纏如何發生,光子如何糾纏在一起,為什麼它們知道彼此在做什麼,科學家們認為,可能天地萬物在出生時,它們的運行規則就是這麼制定的,沒道理可言。


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