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一個讓你讀懂量子糾纏

圖文 更新时间:2024-07-19 14:09:23

一個讓你讀懂量子糾纏(量子糾纏通俗演義)1

量子力學是一門很高深的學科,也是目前理論界争議頗多的科學。從愛因斯坦時代就有了與波爾的争論,如今這些争論并沒有停止,但量子理論的研究已經取得了長足的進展。

量子理論是在大量試驗和計算論證的基礎上提出并發展的,有很多公式和模型,也充滿了推測和猜想。時空通訊才疏學淺,看的眼花缭亂。但科普文章并不是要把那些繁瑣的公式和理論在這裡在演繹一遍,而是怎麼用通俗的語言把道理說清楚,能讓普通民衆也能大緻明白。可量子理論太高深了,要通俗的說明白還真是不容易,所以時空通迅絞盡腦汁,做這篇文章。說得不好請多包含。

一個讓你讀懂量子糾纏(量子糾纏通俗演義)2

量子糾纏(quantum entanglement),或稱量子纏結,是一種量子力學現象,是1935年由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出的一種波。簡單的說,量子糾纏就是在兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象,雖然粒子在空間上可能分開,但影響不變。糾纏是關于量子力學理論最著名的預測。它描述了兩個粒子互相糾纏,即使相距遙遠距離,一個粒子的行為将會影響另一個的狀态。當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀态發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀态變化。

由于量子的這種特特性,一些人們認為,量子傳輸可以實現瞬間傳輸,比如在三十萬公裡的地方,兩個糾纏着的量子在這頭測量了一個,狀态發生了變化,另一個對應馬上也會發生相應的變化,這種傳輸是即時的,光速要1秒,量子則是說到曹操曹操就到,立刻,所以是超過光速的,有人認為超過光速幾千倍,有人認為超過一萬倍,還有的認為更多。

一個讓你讀懂量子糾纏(量子糾纏通俗演義)3

但這個結果是不是突破了愛因斯坦相對論提出的光速限制理論呢?事實并非如此。研究表明,量子糾纏狀态及其影響并不能按照光速理論來解釋,它們原本是在一起的有着相同特性的粒子,把它們分開後還保存着這種特性而已。測量它們的一方,另一方表現出相同的狀态,不是通過我們世界的時空來傳輸的,而是通過一個看不見摸不着而且永遠也不可能弄清的方式進行糾纏的。根據玻姆理論的預言,盡管它為粒子找回了軌迹,但卻是一條永遠不可見的軌迹,理論中引入的隐變量—粒子的确定的位置和速度都是原則上不可測知的。人們永遠無法知道粒子實際的運動軌迹,但對它們的測量将總是産生與量子力學相一緻的結果。正像愛因斯坦預言的那樣,量子糾纏是“鬼魅似的遠距離作用”,“上帝不擲骰子。”玻爾卻說,“親愛的愛因斯坦不要指揮上帝做什麼。”所以,就像時空膨脹理論提出的超光速一樣,量子糾纏理論同樣不能動搖愛因斯坦的宇宙光速限制理論。至少目前是這樣。

根據量子的這種特性,目前比較快的運用前景是通訊技術和計算機的改進。量子糾纏技術是安全的傳輸信息的加密技術,與超光速傳遞信息無關。盡管知道這些粒子之間“交流”的速度很快,但我們卻無法利用這種聯系以如此快的速度控制和傳遞信息。事實上,人們運用更多的是量子鬼魅般的隐形傳輸特性,無法破解的保密性。因此愛因斯坦提出的規則,也即任何信息傳遞的速度都無法超過光速,仍然成立。

一個讓你讀懂量子糾纏(量子糾纏通俗演義)4

在量子通信的研究方面,我國已經走在了前列。中科院量子信息重點實驗室李傳鋒、黃運鋒研究組在郭光燦院士的領導下,成功制備出八光子糾纏态——GHZ态,并進一步利用産生出的糾纏态完成了八端口量子通信複雜性實驗。實驗結果超越了以往界限,展示了量子通信抗幹擾能力強、傳播速度快的優越性。2017年6月15日,《科學》雜志以封面論文形式,報道了中國“墨子号”量子衛星首次實現上千公裡量子糾纏的消息,相較于此前144公裡的最高量子傳輸距離紀錄,這次跨越意味着絕對安全的量子通信離實用又近了一步。潘建偉院士及同事陸朝陽、陳宇翺等近期在量子信息科研領域再獲重大突破,他們通過兩種不同的方法制備了綜合性能最優的糾纏光子源,首次成功實現“十光子糾纏”,再次刷新了光子糾纏态制備的世界紀錄。可以預見,在不久的将來,量子技術會帶給人類更廣闊的應用前景。

謝謝邀請。時空通訊這樣解釋,不知道說清楚了沒有,如有謬誤,歡迎批評。

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