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得了諾獎的量子糾纏到底是啥?讓我們從貓說起

更新時間:2024-03-01 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

今年獲得諾貝爾物理學獎的量子糾纏在該領域的誤解中位居前三。kSv物理好資源網(原物理ok網)

首先我要說的是:量子糾纏對宏觀物體沒有影響——換句話說,對你能看到的、你能感覺到的一切物體都沒有影響。 所以量子糾纏與“你是風我是沙,糾纏到世界盡頭”無關。kSv物理好資源網(原物理ok網)

那 -kSv物理好資源網(原物理ok網)

諾貝爾獎得主量子糾纏kSv物理好資源網(原物理ok網)

它是什么?kSv物理好資源網(原物理ok網)

我們先從貓開始吧。kSv物理好資源網(原物理ok網)

很多人都聽說過薛定諤的貓。 薛定諤用可憐的貓的例子來反駁量子力學的理論。 他說:如果按照一些物理學家的觀點,一個微觀粒子可以同時處于兩種狀態的疊加,那么如果我把毒藥放進盒子里,讓這個粒子的狀態決定貓的生死,那不會是一只貓嗎? 難道也是處于死與生的疊加狀態嗎?kSv物理好資源網(原物理ok網)

用他自己的話說,這是一個“非常可笑的例子”。kSv物理好資源網(原物理ok網)

薛定諤的貓,是死是活?丨/kSv物理好資源網(原物理ok網)

然而,量子力學的支持者堅持認為,雖然貓不能處于“死與活”的疊加狀態,但粒子確實可以。 甚至說,不僅一個粒子可以做到這一點,兩個或兩個以上粒子也可以,并且在某些情況下它們還可以糾纏在一起。kSv物理好資源網(原物理ok網)

只要滿足一定的條件,兩個粒子作為一個整體可以同時處于疊加態,而粒子不能被分開單獨看(用更物理的語言來說,兩個以上粒子的狀態不能寫成單粒子態的多重直積)。kSv物理好資源網(原物理ok網)

例如,存在一種糾纏態,只要沒有外界干擾,當粒子A處于狀態0時,粒子B必然處于狀態1; 而當粒子A處于狀態1時,粒子B必然處于狀態0。或者用一個更形象的比喻:kSv物理好資源網(原物理ok網)

如果粒子貓死了,粒子狗一定活;kSv物理好資源網(原物理ok網)

如果粒子貓活著,粒子狗就必須死!kSv物理好資源網(原物理ok網)

為什么我們一定要戰斗到死? |kSv物理好資源網(原物理ok網)

多個粒子之間的這種奇怪的聯系就是量子糾纏。kSv物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦:我也不相信量子糾纏kSv物理好資源網(原物理ok網)

當時一直反對量子力學的愛因斯坦將這種聯系稱為“幽靈般的超距作用”(at a)。 在他看來,如果量子力學理論允許這種現象存在,那就真的大錯特錯了。 要么現有理論需要修改,要么量子力學是錯誤的。 (用物理學的語言來說,量子力學理論是“不完整的”。)kSv物理好資源網(原物理ok網)

為了反駁,他與另外兩位物理學家鮑里斯·波多爾斯基(Boris )和內森·羅森( Rosen)寫了一篇論文,提出了一個原理。 該原理假設空間中任何相互作用的速度不應超過光速。 然而,量子糾纏,一種遠距離相互作用2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏是誰,違反了這一原理,表明量子力學是不完整的。 這就是著名的EPR悖論。kSv物理好資源網(原物理ok網)

ERP悖論是三位科學家姓氏的首字母。kSv物理好資源網(原物理ok網)

量子力學的支持者暫時對愛因斯坦無能為力。 EPR悖論被設計為一個思想實驗,當時很難用實際的實驗結果來反駁它。kSv物理好資源網(原物理ok網)

幸運的是,29年后,一位名叫約翰·貝爾的物理學家出現了。 他提出了一個不等式。 如果能夠證明這種不等式在量子世界中成立,那么愛因斯坦是對的,量子力學是不完備的; 如果它不成立,那么量子力學就贏了。 這個不等式后來被稱為貝爾不等式。kSv物理好資源網(原物理ok網)

貝爾不等式提出后,物理學家們歡呼雀躍——他們終于可以用實驗數據而不是言語來證明愛因斯坦是對還是錯了。kSv物理好資源網(原物理ok網)

讓實驗說話。kSv物理好資源網(原物理ok網)

輪到諾貝爾獎獲得者了kSv物理好資源網(原物理ok網)

至此,我們的三位新諾貝爾物理學獎得主終于登場了。kSv物理好資源網(原物理ok網)

第一個出現的人是約翰·克勞瑟(John ),他建造了一臺精巧的儀器,可以同時發射兩個糾纏的光子,并最終通過實驗得到了明顯違反貝爾不等式的結果。kSv物理好資源網(原物理ok網)

然而,克勞澤的實驗被發現存在一個特殊的實驗漏洞(定位漏洞),缺乏說服力。 幸運的是,當時還是博士生的阿蘭·阿斯珀(Alain Asper)在克勞瑟的基礎上改進了實驗裝置。 修復漏洞后,他發現實驗結果沒有改變:貝爾不等式在量子世界不成立!kSv物理好資源網(原物理ok網)

年輕的克勞瑟kSv物理好資源網(原物理ok網)

此后,無數物理學家繼續努力改進實驗結果。 安東·塞林格(Anton )是其中的重要成員。 他帶領的團隊最終彌補了隨機性等漏洞,給出了貝爾的量子力學違規。 不平等的決定性證明。kSv物理好資源網(原物理ok網)

塞林格的貢獻不僅限于貝爾不等式的實驗驗證。 他還發現糾纏量子態具有存儲、傳輸和處理信息的潛力,將量子糾纏從理論推向了應用。kSv物理好資源網(原物理ok網)

安東·塞林格獲獎后,還感謝了100多名與他一起工作過的年輕人|kSv物理好資源網(原物理ok網)

面對愛因斯坦的質疑,幾十年后,從克勞瑟到阿斯珀到塞林格的一代代物理學家終于用確鑿的實驗數據證明了量子糾纏的存在,勝利屬于量子力學。 。kSv物理好資源網(原物理ok網)

兩個粒子之間的奇怪聯系,kSv物理好資源網(原物理ok網)

為什么不是兩個人之間的糾葛?kSv物理好資源網(原物理ok網)

說了這么多,很多人可能會把量子糾纏和愛情聯系起來——量子糾纏不就是“心靈之間的清晰聯系”嗎?kSv物理好資源網(原物理ok網)

如果你還記得的話,之前有人將愛情比作量子糾纏kSv物理好資源網(原物理ok網)

確實,這種跨越空間的聯系聽起來很浪漫,用它來比喻愛情也是可以理解的。 我們無從得知對方看到這個比喻時作何感想,但站在我們的立場上,還是要友情提醒一下2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏是誰,如果你也想效仿這個比喻,它有幾個隱患:kSv物理好資源網(原物理ok網)

首先,量子糾纏是微觀粒子之間的聯系。 雖然從原理上講,較大的宏觀物體發生糾纏也不是不可能,但基本上會在千億萬億秒之內得到解決。 這件事的寓意不太好——即使糾纏等于愛情,也是轉瞬即逝的。kSv物理好資源網(原物理ok網)

其次,量子糾纏不限于兩個粒子。 它可以涉及三個或更多粒子,并且每個粒子都會影響其他粒子。 同樣,雖然每個人心中都有理想的愛情,但這件事對于很多人來說并沒有什么好的意義……kSv物理好資源網(原物理ok網)

第三,量子糾纏只說明了粒子之間存在聯系,但沒有具體說明是何種聯系。 當然,兩個粒子狀態可以始終相同,但它們也可以例如始終處于相反狀態。 如果親密關系中的雙方總是朝相反的方向努力,可能會有點尷尬。kSv物理好資源網(原物理ok網)

第四,量子糾纏是一種非常脆弱的關系。 畢竟,量子疊加態本身是非常脆弱的:只要看一眼就能知道貓是死是活,而一束光子可以確定粒子的狀態,同時將其打破。 很糾結啊因此,在實踐中創建量子糾纏態時必須非常小心。 如果愛情關系是這樣的話,那就真的會死在光天化日之下。kSv物理好資源網(原物理ok網)

所以,情話歸情話,物質的東西歸物理。 戀愛時說什么并不重要,但在公共場合使用隱喻時要小心。 如果對方不領情,鉆出的漏洞不是甜蜜而是尷尬。kSv物理好資源網(原物理ok網)

人工智能kSv物理好資源網(原物理ok網)

提出“貝爾不等式”的貝爾于1990年去世,享年62歲。kSv物理好資源網(原物理ok網)

可惜我沒有等到這個物理獎。kSv物理好資源網(原物理ok網)

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