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量子纠缠是如何实现的?量子纠缠的定义

更新:2017-06-21 11:44

  量子纠缠是如何实现的?先说一下量子纠缠的定义

  它是量子力学理论的一个著名预测 。描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态 。当其中一颗被操作而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

量子纠缠是如何实现的?量子纠缠的定义

  在讨论这个巨大的话题之前,让我们先想象一个平凡而熟悉的场景:你在教室里,但老师不在。

  这个时候飞来飞去的纸团,八卦和尖叫笑声充斥在空气里。

  “小心!老师回来了!”第一个注意到老师目光的人提醒了其他同学,然后你立即回到属于自己的小角落,当作什么事都没有发生过。

  你能想象,当没有人在的时候,教室的桌子和椅子有可能也会这样吗?

  你能想象,这些物体可能不是固定的、一成不变的,而在人们观察的时候,就会迅速恢复到正常状态?

  如果你觉得这种想法只是天方夜谭,那么你并不孤单——1927年的爱因斯坦,就是这么认为的。

  科学家发现,一些非常小的粒子,比如原子,在观察时确实会有变化。那么有没有可能组成椅子的这些原子在发现我们到来以后也会互相提醒,然后把最好的一面呈现出来呢?

量子纠缠是如何实现的?量子纠缠的定义

  假如我们在观察的时候,原子的状态确实会变得不一样,那么有没有一种方法能让我们知道,它有没有改变呢?

  量子力学认为,微观粒子在没有被观测时,甚至比没有被老师盯着的学生更加欢脱,完全没有正形,上天下地无所不在——直到对它进行观测,粒子才会突然老实下来,正襟危坐,有了确定的状态。

  量子力学还认为,相互独立且都没有正形的两个粒子能够“纠缠”在一起,只要对其中一个粒子进行观测,不仅是被观测的粒子,与它纠缠的另一个粒子也会瞬间老实下来,无论它们之间相距多远。它们之间“通风报信”的速度远远超过光速,这个现象被称为“远距离闹鬼”。

  这就是量子纠缠,一个已经被证实的理论,你可能觉得很神奇,但是这个世界就是这么神奇。

  所以我曾经才写过一篇文章《理解了“量子力学”,你会认为科学的尽头是“神学”并不是空穴来风》。

“量子纠缠”有了它,瞬间移动不在是个问题

  量子纠缠(quantum entanglement),又译量子缠结,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(tensor product)。

量子纠缠是如何实现的?量子纠缠的定义

  量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开。

  在量子力学里,两个粒子在经过短暂时间彼此耦合之后,单独搅扰其中任意一个粒子,会不可避免地影响到另外一个粒子的性质,尽管两个粒子之间可能相隔很长一段距离,这种关联现象称为量子纠缠。

  “量子纠缠”的应用有很多方面,如量子通信,量子计算机等,而且在现阶段已经实现了其中的一部分,但由于受到周围实验环境的影响,还不得不进一步改善。

量子纠缠是如何实现的?

  量子纠缠应用原理是通过设备对成对的量子中的一个进行观测,你测量了其中一个,也就知道另一个的状态必然相反。至于那些说把量子状态改变的一时一变纯属瞎扯,理论上如此,实际上再1000年也做不到,现在只是通过测量一对中的一个,来让另一个坍缩来实现通信的。

量子纠缠是如何实现的?量子纠缠的定义

  量子纠缠和光速不变一样,现实中确实存在,实验也验证了,但是人类根本不知道原因,甚至无法去研究原因。

  量子纠缠最大的作用是通信,而且是保密通信,因为量子对是一对一的,只要测量了其中一个,就知道了另一个的状态。而超不超光速不那么重要。

  量子纠缠的速度都不能确定,只知道应该比光速快,不一定是不是瞬时发生,因为即使把美国的NIST-F2(最精确的铯原子钟)拿来也只能说纠缠速度高于多少亿公里每秒(大概,要精确算,1秒约92亿周期,所以只能算到92亿分之一秒的的误差内)

  由于我们只能用光速和铯原子钟去测量物体,所以这种在光速外的东西根本没招,估计近期是研究不出来的,需要先做出来便利可靠的量子纠缠信息设备,定下速度值之后才能研究纠缠怎么来的,估计那时我们已经老死了,因为要做好量子纠缠设备,改善设备结构,发现新材料(理论上不存在的新材料),设计新一代设备才能实现改变量子状态,能改变量子状态时才能做实验检验理论模型。

  但是无论如何,这是一个全新的物理研究时代了。不过看你问的问题应该不是物理学专业的人,你真想玩这么高深的东西,最好先去巴结潘建伟教授,看看能不能给他扫个地什么的,反正现在不缺钱、不缺人的研究状态下,巴结不上估计也没招进入这种物理学界最前沿的实验组,或者你的知识、经验都极其丰富然后带一个20000人的实验组还都是最优秀的,反正马云也投资不起这玩意,比尔盖茨和马斯克也投资不起。

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