量子糾纏是愛因斯坦為了駁斥阿姆斯特丹學(xué)派的量子熱學(xué)提出的一種量子熱學(xué)現(xiàn)象,在它剛提出時(shí),是以“悖論”的方式出現(xiàn)的,史稱EPR悖論。由于它是愛因斯坦(E)跟另外兩位同學(xué)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(duì)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(xué)派的領(lǐng)軍人物玻爾解決了這個(gè)矛盾,因而,現(xiàn)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(xiàn)今的量子糾纏跟相對(duì)論并沒有矛盾,它不違背相對(duì)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(xué)聚會(huì)微觀粒子的不確定性原理的演繹,提出這樣一種思想實(shí)驗(yàn):用特殊方法制造一對(duì)量子態(tài)存在關(guān)聯(lián)性的粒子,例如一對(duì)載流子方向相反的粒子,基于守恒定理,這對(duì)粒子具有相反的載流子,其中一個(gè)是左旋,另一個(gè)必將是右旋。依照奧斯陸學(xué)聚會(huì)量子力學(xué)的演繹,微觀粒子在被確切檢測(cè)到之前,狀態(tài)是不確定的,它的狀態(tài)只有在被檢測(cè)到的那一刻才確定。
這么問題來了,如果我們通過實(shí)驗(yàn)裝置把制造下來的一對(duì)關(guān)聯(lián)粒子分開到相距遙遠(yuǎn)的相反的方向,之后分別檢測(cè)它們會(huì)怎樣樣?依照奧斯陸演繹,這一對(duì)量子態(tài)相互糾纏的粒子是在被檢測(cè)到時(shí)量子態(tài)才被確定,但是當(dāng)我們把兩個(gè)粒子分開到足夠遠(yuǎn),例如1光年,當(dāng)我們檢測(cè)其中一個(gè)后,它隨機(jī)坍縮到一個(gè)確定的狀態(tài),與此同時(shí),另一個(gè)也必然同時(shí)坍縮到相反的狀態(tài),這是基于守恒定理的必然結(jié)果。但問題是,這兩個(gè)粒子是怎樣告知對(duì)方自己坍縮到哪些狀態(tài)以讓對(duì)方坍縮到相反狀態(tài)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(duì)論的信息傳遞光速極限。后來惠勒給它起了一個(gè)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(cuò)誤,在檢測(cè)前并不存在一對(duì)糾纏粒子,在沒檢測(cè)前你壓根不曉得是否制導(dǎo)致功一對(duì)糾纏粒子量子通訊速度,因而,在這對(duì)糾纏粒子被分別檢測(cè)到之前量子通訊速度,“它們”實(shí)際上仍然是一個(gè)整體,只有一個(gè)波函數(shù),直至被檢測(cè)到的那一刻,這個(gè)波函數(shù)才坍縮成為一對(duì)狀態(tài)關(guān)聯(lián)的粒子。
玻爾這個(gè)解釋完美符合阿姆斯特丹學(xué)派的量子熱學(xué)演繹,同時(shí)又不違背相對(duì)論,由于波函數(shù)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(rèn)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(shí)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(shí)驗(yàn)的區(qū)別。依據(jù)理論,量子糾纏是瞬時(shí)的,沒有速率這個(gè)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(xué)的一個(gè)理論假定,任何科學(xué)理論的提出都是須要通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證的。目前對(duì)于量子糾纏“響應(yīng)速率”,即糾纏粒子對(duì)坍縮的同時(shí)性最高精度的實(shí)驗(yàn)來自中科大的潘建偉團(tuán)隊(duì)借助墨子號(hào)作出的千公里級(jí)量子糾纏實(shí)驗(yàn),結(jié)果是量子糾纏的“響應(yīng)速率”只是超過光速4個(gè)數(shù)目級(jí),也就是數(shù)字前面跟4個(gè)0。這是目前實(shí)驗(yàn)水平所能達(dá)到的檢測(cè)精度,而并不是說量子糾纏只是光速的10000倍。
總結(jié):量子糾纏與速率無關(guān)
從里面的闡述里,你們應(yīng)當(dāng)早已明白,量子糾纏壓根不須要響應(yīng)速率,它理論上就是瞬時(shí)的,但這個(gè)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(jī)的,任何一方的檢測(cè)者都難以選擇檢測(cè)到的具體量子態(tài),自然也就難以控制另一方的檢測(cè)結(jié)果。所以它并不違背狹義相對(duì)論的信息傳遞光速極限。