量子糾纏是愛因斯坦為了駁斥阿姆斯特丹學派的量子熱學提出的一種量子熱學現象,在它剛提出時,是以“悖論”的方式出現的,史稱EPR悖論。由于它是愛因斯坦(E)跟另外兩位同學波多爾斯基(P)和羅森(R)共同提出的,因而以兩人名子的首字母命名為EPR悖論。所謂悖論,就是說它在理論上是存在邏輯矛盾的——量子不確定性與狹義相對論里信息傳遞不能超過光速存在矛盾。不過此后赫爾辛基學派的領軍人物玻爾解決了這個矛盾,因而,現今通常稱之為EPR佯謬而非悖論,即假的邏輯矛盾。也就是說現今的量子糾纏跟相對論并沒有矛盾,它不違背相對論。下邊我們來詳盡了解一下。
哪些是量子糾纏?
量子糾纏是愛因斯坦依照奧斯陸學聚會微觀粒子的不確定性原理的演繹,提出這樣一種思想實驗:用特殊方法制造一對量子態存在關聯性的粒子,例如一對載流子方向相反的粒子,基于守恒定理,這對粒子具有相反的載流子,其中一個是左旋,另一個必將是右旋。依照奧斯陸學聚會量子力學的演繹,微觀粒子在被確切檢測到之前,狀態是不確定的,它的狀態只有在被檢測到的那一刻才確定。
這么問題來了,如果我們通過實驗裝置把制造下來的一對關聯粒子分開到相距遙遠的相反的方向,之后分別檢測它們會怎樣樣?依照奧斯陸演繹,這一對量子態相互糾纏的粒子是在被檢測到時量子態才被確定,但是當我們把兩個粒子分開到足夠遠,例如1光年,當我們檢測其中一個后,它隨機坍縮到一個確定的狀態,與此同時,另一個也必然同時坍縮到相反的狀態,這是基于守恒定理的必然結果。但問題是,這兩個粒子是怎樣告知對方自己坍縮到哪些狀態以讓對方坍縮到相反狀態的?它們是超光速通訊了?
愛因斯坦支持這是一種鬼魅般的超距作用,顯著違背了狹義相對論的信息傳遞光速極限。后來惠勒給它起了一個名子:量子糾纏。
破局——玻爾的解釋
玻爾在愛因斯坦提出EPR悖論后不久,就給出了解釋:愛因斯坦犯了概念性錯誤,在檢測前并不存在一對糾纏粒子,在沒檢測前你壓根不曉得是否制導致功一對糾纏粒子量子通訊速度,因而,在這對糾纏粒子被分別檢測到之前量子通訊速度,“它們”實際上仍然是一個整體,只有一個波函數,直至被檢測到的那一刻,這個波函數才坍縮成為一對狀態關聯的粒子。
玻爾這個解釋完美符合阿姆斯特丹學派的量子熱學演繹,同時又不違背相對論,由于波函數坍縮過程根本不須要信息傳遞,也就沒有了超光速傳遞信息的問題。
量子糾纏的速率問題
假如認真看了里面的介紹,你可能早已看下來了,這量子糾纏根本不須要時間啊,那題目里的光速10000倍又是如何回事?
這或許就是理論與實驗的區別。依據理論,量子糾纏是瞬時的,沒有速率這個概念,假如硬要有,那它的速率就是無限的。但這只是量子熱學的一個理論假定,任何科學理論的提出都是須要通過實驗去驗證的。目前對于量子糾纏“響應速率”,即糾纏粒子對坍縮的同時性最高精度的實驗來自中科大的潘建偉團隊借助墨子號作出的千公里級量子糾纏實驗,結果是量子糾纏的“響應速率”只是超過光速4個數目級,也就是數字前面跟4個0。這是目前實驗水平所能達到的檢測精度,而并不是說量子糾纏只是光速的10000倍。
總結:量子糾纏與速率無關
從里面的闡述里,你們應當早已明白,量子糾纏壓根不須要響應速率,它理論上就是瞬時的,但這個過程沒有信息傳遞,且理論上就難以用于傳遞信息,由于坍縮是隨機的,任何一方的檢測者都難以選擇檢測到的具體量子態,自然也就難以控制另一方的檢測結果。所以它并不違背狹義相對論的信息傳遞光速極限。