奇特的量子糾纏,相信你們都有所耳聞。處于糾纏狀態的兩個粒子,不管相距多遠,都能頓時感應到彼此的變化,因而作出相應改變。
這么,究竟哪些是量子糾纏呢?
化學學上是這樣定義的:當兩個或多個粒子彼此發生互相作用以后,單個粒子所擁有的屬性綜合成整體屬性,于是只能描述整體的屬性,而難以描述單個粒子的屬性。
量子糾纏能無視廣袤距離,頓時感應到彼此,看上去似乎是“超光速”傳播了,因而也被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”。
問題來了,量子糾纏為何這么奇特,為何不管多遠都能頓時感應到彼此呢?是不是真的違背了相對論的“光速限制”呢?
量子糾纏并沒有違背相對論的光速限制,由于量子糾纏過程并沒有傳遞任何信息,表現下來的是整體屬性。量子糾纏感應到彼此也不須要任何能量。究竟如何回事呢?
簡單來講,量子糾纏的本質雖然還是不確定性,具體來講是疊加態。哪些是疊加態?用薛定諤的貓來理解最簡單,如同是“既死又活”的貓一樣,這樣的貓就是“疊加態”。
但我們都曉得,現實中不可能存在這樣一只處于“疊加態”的貓,但倘若這只貓在量子世界,真的有可能存在。
說白了,量子世界里的微觀粒子似乎都處于一種疊加態的模糊狀態,我們難以確切描述微粒子的狀態。對于糾纏中的微觀粒子也是一樣,例如說,有兩個糾纏中的微觀粒子,它們的載流子方向一個向下,另一個向上,但我們不曉得那個向下,那個向上。
真實的情況是這樣的:任何一個粒子的載流子方向都是同時處于“向上和向上”的疊加態量子通訊 優點,這在宏觀世界里很難理解量子通訊 優點,但卻真實地發生在量子世界。當我們想瞧瞧同時“向上和向上”的疊加態究竟是哪些樣的狀態時,微觀粒子都會從疊加態坍縮為確定狀態,表現為“要么向上,要么向下”。
假如我們觀測到一個微觀粒子的載流子方向朝上,這么另一個微觀粒子的載流子方向馬上才能確定出來,一定是朝下的。并且在我們觀測的頓時,兩個粒子的糾纏關系就失效了。
這如同我們平常擲硬幣的游戲,當我們像空中擲硬幣時,并不曉得空中的硬幣是正面還是背面,但不管是正面還是背面,總會只有一面。也就是說要么是正面要么是背面,不可能“既是正面也是背面”!
而量子世界的疊加態意味著,這枚硬幣若果在量子世界,真的是處于“即使既是正面也是背面”的疊加態,在硬幣落出來,我們觀測的剎那間,硬幣的疊加態才會發生坍縮,成為惟一的固定狀態。
深層的含意是這樣的:量子世界里的一切都是隨機的,但是這兒的隨機是真正的隨機。其實我們所在的宏觀世界也會出現各類隨機風波,但宏觀世界里的任何隨機風波,實際上都不是真正的隨機,都是“偽隨機”。
不管是游戲世界里打怪爆的武器,踢橄欖球時射中的機率,都是“偽隨機”。就連你隨意寫下的一個數字,甚至腦部中隨意想像下來的數字,都不是真正的隨機。
扯得有點遠了,回歸題外話。用不確定性和疊加態來展現量子糾纏雖然有些具象,也有些強人所難。而愈發前沿的一種理論,超弦理論,站在另外一個角度來演繹量子糾纏的本質。
用高維度空間的形式來展現量子糾纏,具體是如何回事呢?
超弦理論指出,量子糾纏的本質,雖然是粒子在高維空間的三維投影。言外之意,糾纏中的粒子看似有兩個或多個,雖然只有一個,其他的粒子只是在三維空間里的投影而已。
這么,高維空間究竟在那里呢?科學家們覺得高維空間蜷曲在特別小的尺度下,普朗克尺度下,我們很難觀測到。
不過,超弦理論目前更多的只是物理家建立的物理模型,也被稱為“卡拉比丘成桐空間”,共有十個維度。
基于物理模型推論下來的超弦理論和高維空間的演繹,目前看來只是一個假定,很難找到著力的證據加以證明,而沒有證據支撐的理論也只能是美好的幻想,就像空中樓閣,有點華而不實的覺得。
而現實世界里,從科學家對量子糾纏的應用中,我們也能看出,量子糾纏的粒子并非只有一個粒子,而是真實存在的兩個粒子。更為重要的是,量子糾纏原理早就應用在了我們日常生活中,例如說量子通訊技術,就是借助量子糾纏原理,實現了“量子秘鑰分”來對信息進行加密!