奇特的量子糾纏,相信你們都有所耳聞。處于糾纏狀態(tài)的兩個(gè)粒子,不管相距多遠(yuǎn),都能頓時(shí)感應(yīng)到彼此的變化,因而作出相應(yīng)改變。
這么,究竟哪些是量子糾纏呢?
化學(xué)學(xué)上是這樣定義的:當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)粒子彼此發(fā)生互相作用以后,單個(gè)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(gè)粒子的屬性。
量子糾纏能無(wú)視廣袤距離,頓時(shí)感應(yīng)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(wèn)題來(lái)了,量子糾纏為何這么奇特,為何不管多遠(yuǎn)都能頓時(shí)感應(yīng)到彼此呢?是不是真的違背了相對(duì)論的“光速限制”呢?
量子糾纏并沒(méi)有違背相對(duì)論的光速限制,由于量子糾纏過(guò)程并沒(méi)有傳遞任何信息,表現(xiàn)下來(lái)的是整體屬性。量子糾纏感應(yīng)到彼此也不須要任何能量。究竟如何回事呢?
簡(jiǎn)單來(lái)講,量子糾纏的本質(zhì)雖然還是不確定性,具體來(lái)講是疊加態(tài)。哪些是疊加態(tài)?用薛定諤的貓來(lái)理解最簡(jiǎn)單,如同是“既死又活”的貓一樣,這樣的貓就是“疊加態(tài)”。
但我們都曉得,現(xiàn)實(shí)中不可能存在這樣一只處于“疊加態(tài)”的貓,但倘若這只貓?jiān)诹孔邮澜纾娴挠锌赡艽嬖凇?span style="display:none">WFv物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
說(shuō)白了,量子世界里的微觀粒子似乎都處于一種疊加態(tài)的模糊狀態(tài),我們難以確切描述微粒子的狀態(tài)。對(duì)于糾纏中的微觀粒子也是一樣,例如說(shuō),有兩個(gè)糾纏中的微觀粒子,它們的載流子方向一個(gè)向下,另一個(gè)向上,但我們不曉得那個(gè)向下,那個(gè)向上。
真實(shí)的情況是這樣的:任何一個(gè)粒子的載流子方向都是同時(shí)處于“向上和向上”的疊加態(tài)量子通訊 優(yōu)點(diǎn),這在宏觀世界里很難理解量子通訊 優(yōu)點(diǎn),但卻真實(shí)地發(fā)生在量子世界。當(dāng)我們想瞧瞧同時(shí)“向上和向上”的疊加態(tài)究竟是哪些樣的狀態(tài)時(shí),微觀粒子都會(huì)從疊加態(tài)坍縮為確定狀態(tài),表現(xiàn)為“要么向上,要么向下”。
假如我們觀測(cè)到一個(gè)微觀粒子的載流子方向朝上,這么另一個(gè)微觀粒子的載流子方向馬上才能確定出來(lái),一定是朝下的。并且在我們觀測(cè)的頓時(shí),兩個(gè)粒子的糾纏關(guān)系就失效了。
這如同我們平常擲硬幣的游戲,當(dāng)我們像空中擲硬幣時(shí),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(huì)只有一面。也就是說(shuō)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(tài)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(tài),在硬幣落出來(lái),我們觀測(cè)的剎那間,硬幣的疊加態(tài)才會(huì)發(fā)生坍縮,成為惟一的固定狀態(tài)。
深層的含意是這樣的:量子世界里的一切都是隨機(jī)的,但是這兒的隨機(jī)是真正的隨機(jī)。其實(shí)我們所在的宏觀世界也會(huì)出現(xiàn)各類隨機(jī)風(fēng)波,但宏觀世界里的任何隨機(jī)風(fēng)波,實(shí)際上都不是真正的隨機(jī),都是“偽隨機(jī)”。
不管是游戲世界里打怪爆的武器,踢橄欖球時(shí)射中的機(jī)率,都是“偽隨機(jī)”。就連你隨意寫下的一個(gè)數(shù)字,甚至腦部中隨意想像下來(lái)的數(shù)字,都不是真正的隨機(jī)。
扯得有點(diǎn)遠(yuǎn)了,回歸題外話。用不確定性和疊加態(tài)來(lái)展現(xiàn)量子糾纏雖然有些具象,也有些強(qiáng)人所難。而愈發(fā)前沿的一種理論,超弦理論,站在另外一個(gè)角度來(lái)演繹量子糾纏的本質(zhì)。
用高維度空間的形式來(lái)展現(xiàn)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(zhì),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(gè)或多個(gè),雖然只有一個(gè),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(xué)家們覺(jué)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(cè)到。
不過(guò),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(gè)維度。
基于物理模型推論下來(lái)的超弦理論和高維空間的演繹,目前看來(lái)只是一個(gè)假定,很難找到著力的證據(jù)加以證明,而沒(méi)有證據(jù)支撐的理論也只能是美好的幻想,就像空中樓閣,有點(diǎn)華而不實(shí)的覺(jué)得。
而現(xiàn)實(shí)世界里,從科學(xué)家對(duì)量子糾纏的應(yīng)用中,我們也能看出,量子糾纏的粒子并非只有一個(gè)粒子,而是真實(shí)存在的兩個(gè)粒子。更為重要的是,量子糾纏原理早就應(yīng)用在了我們?nèi)粘I钪校缯f(shuō)量子通訊技術(shù),就是借助量子糾纏原理,實(shí)現(xiàn)了“量子秘鑰分”來(lái)對(duì)信息進(jìn)行加密!