这篇文章给大家聊聊关于量子纠缠原理,以及量子纠缠解释男女爱情对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站哦。
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一、量子纠缠的原理是什么
1、量子纠缠的原理,其实就是量子本身的一种“叠加”特性!我们都知道,时至今日,人类的物理学界经过了经典力学,相对论两大统治性理论的洗礼之后,已经逐渐的走入了“量子力学”的阶段,我们在不久之后,或许就能在生活的方方面面,都应用到量子科技!
2、二十一世纪,世界各国的前沿科技领域,都把量子力学当成了最大的目标,比如说量子通信,量子飞船等新兴科技的诞生!
3、很多人都知道,量子可谓是物理学中一种最神秘的物质,它背后的奥秘,简直数不胜数!比如说,“量子纠缠”现象,就让很多人疑惑不解!按理来说,在经典力学的框架内,“纠缠”这种状态,是不可能发生的!
4、没错,所谓的“量子纠缠”,只适用于我们用量子力学的视角去理解科学!我们都知道,量子力学有一个著名的“薛定谔的猫”理论,本来是上世纪物理学家薛定谔用来反驳波尔等人的“哥本哈根诠释”;
5、结果,反过来却真成了支撑哥本哈根诠释,也就是现代量子理论的金科玉律!这个“薛定谔的猫”,背后的故事想必大家都很清楚,就是把一只猫放进一个充满放射性物质的盒子里,开关不定时打开;
6、在我们没有开启盒子,看到猫的状态之前,那么在量子体系里,这个猫是“既死又活”的!这个“既死又活”,就是说明量子在叠加的状态下,一种纠缠的现象!
7、在人类没有进行观察的时候,量子本身的“孤立性”有可能会逐渐结合,让量子具有“整体性”!只有我们亲自看到了量子的变化之后,它的存在,才瞬间的“坍缩”了。
二、量子纠缠是什么原理呢
1、这里有两个经典案例,一个是寡妇模型,一种是手套模型。
2、(1)寡妇模型。铁蛋和翠花本是一对情侣,经过了长达10年的爱情长跑,终于结婚了。在结婚的那一刻,铁蛋和翠花就有了夫妻之实。这种关系就相当两个纠缠粒子享有共同的叠加态。
3、突然有一天,作为丈夫的铁蛋因为车祸挂了。所以在事实上,不管翠花愿意不愿意,铁蛋挂的同时,也是她变成寡妇的同时。
4、这就相当于对一个纠缠粒子的测量,会同时影响另一个纠缠粒子。
5、(2)手套模型,将一双手套,随机放入两个盒子,只有当打开其中一个盒子的同时,也就会同时知道另一个盒子里装的是什么手套。
6、这两种案例就是典型的逻辑判断,这种解释也能让很多人愉快地接受量子纠缠。
7、可问题就在于,人家事实并不是这样的。
8、假如量子纠缠是逻辑判断的话,一旦测量,那结果就是确定的,不会再改变。
9、而事实上却是,假设打开盒子发现是左手套,盖上盒子后,再打开,就又可能变成右手套了。
10、量子纠缠就是这样,多次测量纠缠粒子,其结果并不相同。
11、这就奇怪了,为了解释这个问题,爱因斯坦也是绞尽脑汁,因为在爱因斯坦看来,任何两个粒子之间要进行相互作用,必然要依靠介质,但任何介质的速度都无法超光速。
三、量子为什么会纠缠,本质原因是什么
是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。
量子纠缠的本质就是量子的关联性。
那量子为什么会纠缠,其本质又是什么呢?
要想了解这一点,还是得提一下相对论,大家都知道当代物理学有两大基础-相对论和量子力学。在提出到现在这两个理论经受了很多严格的实验,其正确性是毫无疑问的。
而目前两个理论在根本架构上的冲突之处是:量子场论是建构在广义相对论的平坦时空下基本力的粒子场上。假如要透过这种相同模式来对引力场进行量子化,则主要问题是在广义相对论的弯曲时空架构,无法一如以往透过重整化的数学技巧来达成量子化描述,没办法用数学技巧得到有意义的有限值。
相对地,例如量子电动力学中对于光子的描述,虽然仍会出现一些无限大值,但为数较少可以透过重整化方法可以将之消除,而得到实验上可量到的、具有意义的有限值。
所以说广义相对论的修改方向是这两点:
1、引力的成因不是时空弯曲的。广义相对论的时空背景是弯曲的时空,但不是引力的成因。
2、引力的本源是时空。且描述引力量子化的时候一定要用“微分”思维来化解时空弯曲的尴尬。但引力不是时空弯曲造成的。引力可以说是一种时空性质。它反过来又会影响时空构建。且引力的作用是以光速传递的。
那么量子纠缠所引发的“超光速”的讨论是否对相对论理论构成了挑战呢?答案又是否定的!
别忘了量子力学的两大支柱互补原理【波和粒子在同一时刻是互斥的,但它们在更高层次上统一。】和不确定性原理【不确定性原理表明,粒子的位置与动量不可同时被确定】。
所以在量子力学中微观粒子并不是界限分明的,而是一种行动诡异的“概率云”。这些粒子不会只存在一个位置上,也不会只从一个路线到达另一个位置。我们一般用波函数来描述这些粒子的行为和特征。而两个有共同来源的微观粒子之间,只要有一个粒子发生变化,另一个就会发生变化。这种变化是立刻发生的,这就是量子纠缠。
大家有没有注意到,量子纠缠发生的机制是有限制的。并不是说随便两个粒子相距N千米距离远,都能发生量子纠缠。比如说地球上一个粒子不可能和100光年以外的一个粒子发生量子纠缠。
两个或两个以上的粒子发生量子纠缠必须在一个系统中,而且粒子是有共同来源的。
〈双光子系统〉比如:同一激光器产生光子场进行双偏分光,由于本身由同一激光器产生属`相干态'',那这二个分光产生的光子系统属〈相干纠缠态〉然后我们测量一个光子态某物理参量,会发现另一光子对应该物理参量也会同时改变,那么我们说对该〈双光子相干系统〉对该物理参量而言是一种量子纠缠态!
量子纠缠说明在两个或两个以上的稳定粒子间,会有强的量子关联。例如在双光子纠缠态中,向左(或向右)运动的光子既非左旋,也非右旋,既无所谓的x偏振,也无所谓的y偏振,实际上无论自旋或其投影,在测量之前并不存在。在未测之时,二粒子态本来是不可分割的。
那这样量子纠缠态产生原因就不难理解了,其实我们只要认为该双光子系统在分光前后是一个整体,那量子纠缠效应就很好理解了但实际上是这样吗?有人会说光子空间分离为二部分,怎么可能还是一个整体?关键点在于〈量子纠缠态〉的先决条件,双光子系统是一种相关联态,在没有解除相关联态前,它就是一个整体!
量子力学是非定域的理论,这一点已被贝尔不等式【任何定域隐变量理论不可能重复量子力学的全部统计预言。】的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。
纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。
多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中。
其实从量子纠缠本身的系统就可以看出它与互补原理和不确定性原理有紧密关系。不确定性原理体现了“联系”,即位置和动量的联系。互补的原理体现了“矛盾与统一。”两者结合的必然结果就是“纠缠”。”而且贝尔不等式是永久成立了,不可出现爱氏思考的那样。即通过隐变量理论可以完整解释物理系统所有可观测量的演化行为,从而避免掉任何不确信性或随机性。
而且干涉量子纠缠的时候,量子纠缠态会立即消除,也就是这种关联态函数的描述现象终止。
这也是说明了,量子纠缠的“局域”性。它不会像引力那样,具有“广域”性。但整个量子力学的非定域,其实也是一种“广域”,在这种“光域”下量子纠缠遵从一定的法则存在。
再通俗一点举例解释可以这样理解,两个或两个以上的粒子的量子纠缠态是一体的东西,在一个波函数描述之下,和距离无关。就好像是两个人坐一个跷跷板玩。A和B坐在上面的时候,就有了联系。A下去,B必然上来;相反B下去,A立刻上来。但我们不能说这种联系是超距的,也就是A和B之间的变化是超光速完成的。要知道这和A和B直接的距离“无关”,与他们之间的联系态有关。
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