量子纠缠是爱因斯坦为了驳斥阿姆斯特丹学派的量子热学提出的一种量子热学现象,在它刚提出时,是以“悖论”的方式出现的,史称EPR悖论。由于它是爱因斯坦(E)跟另外两位同学波多尔斯基(P)和罗森(R)共同提出的,因而以两人名子的首字母命名为EPR悖论。所谓悖论,就是说它在理论上是存在逻辑矛盾的——量子不确定性与狭义相对论里信息传递不能超过光速存在矛盾。不过此后赫尔辛基学派的领军人物玻尔解决了这个矛盾,因而,现今通常称之为EPR佯谬而非悖论,即假的逻辑矛盾。也就是说现今的量子纠缠跟相对论并没有矛盾,它不违背相对论。下边我们来详尽了解一下。
哪些是量子纠缠?
量子纠缠是爱因斯坦依照奥斯陆学聚会微观粒子的不确定性原理的演绎,提出这样一种思想实验:用特殊方法制造一对量子态存在关联性的粒子,例如一对载流子方向相反的粒子,基于守恒定理,这对粒子具有相反的载流子,其中一个是左旋,另一个必将是右旋。依照奥斯陆学聚会量子力学的演绎,微观粒子在被确切检测到之前,状态是不确定的,它的状态只有在被检测到的那一刻才确定。
这么问题来了,如果我们通过实验装置把制造下来的一对关联粒子分开到相距遥远的相反的方向,之后分别检测它们会怎样样?依照奥斯陆演绎,这一对量子态相互纠缠的粒子是在被检测到时量子态才被确定,但是当我们把两个粒子分开到足够远,例如1光年,当我们检测其中一个后,它随机坍缩到一个确定的状态,与此同时,另一个也必然同时坍缩到相反的状态,这是基于守恒定理的必然结果。但问题是,这两个粒子是怎样告知对方自己坍缩到哪些状态以让对方坍缩到相反状态的?它们是超光速通讯了?
爱因斯坦支持这是一种鬼魅般的超距作用,显著违背了狭义相对论的信息传递光速极限。后来惠勒给它起了一个名子:量子纠缠。
破局——玻尔的解释
玻尔在爱因斯坦提出EPR悖论后不久,就给出了解释:爱因斯坦犯了概念性错误,在检测前并不存在一对纠缠粒子,在没检测前你压根不晓得是否制导致功一对纠缠粒子量子通讯速度,因而,在这对纠缠粒子被分别检测到之前量子通讯速度,“它们”实际上仍然是一个整体,只有一个波函数,直至被检测到的那一刻,这个波函数才坍缩成为一对状态关联的粒子。
玻尔这个解释完美符合阿姆斯特丹学派的量子热学演绎,同时又不违背相对论,由于波函数坍缩过程根本不须要信息传递,也就没有了超光速传递信息的问题。
量子纠缠的速率问题
假如认真看了里面的介绍,你可能早已看下来了,这量子纠缠根本不须要时间啊,那题目里的光速10000倍又是如何回事?
这或许就是理论与实验的区别。依据理论,量子纠缠是瞬时的,没有速率这个概念,假如硬要有,那它的速率就是无限的。但这只是量子热学的一个理论假定,任何科学理论的提出都是须要通过实验去验证的。目前对于量子纠缠“响应速率”,即纠缠粒子对坍缩的同时性最高精度的实验来自中科大的潘建伟团队借助墨子号作出的千公里级量子纠缠实验,结果是量子纠缠的“响应速率”只是超过光速4个数目级,也就是数字前面跟4个0。这是目前实验水平所能达到的检测精度,而并不是说量子纠缠只是光速的10000倍。
总结:量子纠缠与速率无关
从里面的阐述里,你们应当早已明白,量子纠缠压根不须要响应速率,它理论上就是瞬时的,但这个过程没有信息传递,且理论上就难以用于传递信息,由于坍缩是随机的,任何一方的检测者都难以选择检测到的具体量子态,自然也就难以控制另一方的检测结果。所以它并不违背狭义相对论的信息传递光速极限。