奇特的量子纠缠,相信你们都有所耳闻。处于纠缠状态的两个粒子,不管相距多远,都能顿时感应到彼此的变化,因而作出相应改变。
这么,究竟哪些是量子纠缠呢?
化学学上是这样定义的:当两个或多个粒子彼此发生互相作用以后,单个粒子所拥有的属性综合成整体属性,于是只能描述整体的属性,而难以描述单个粒子的属性。
量子纠缠能无视广袤距离,顿时感应到彼此,看上去似乎是“超光速”传播了,因而也被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。
问题来了,量子纠缠为何这么奇特,为何不管多远都能顿时感应到彼此呢?是不是真的违背了相对论的“光速限制”呢?
量子纠缠并没有违背相对论的光速限制,由于量子纠缠过程并没有传递任何信息,表现下来的是整体属性。量子纠缠感应到彼此也不须要任何能量。究竟如何回事呢?
简单来讲,量子纠缠的本质虽然还是不确定性,具体来讲是叠加态。哪些是叠加态?用薛定谔的猫来理解最简单,如同是“既死又活”的猫一样,这样的猫就是“叠加态”。
但我们都晓得,现实中不可能存在这样一只处于“叠加态”的猫,但倘若这只猫在量子世界,真的有可能存在。
说白了,量子世界里的微观粒子似乎都处于一种叠加态的模糊状态,我们难以确切描述微粒子的状态。对于纠缠中的微观粒子也是一样,例如说,有两个纠缠中的微观粒子,它们的载流子方向一个向下,另一个向上,但我们不晓得那个向下,那个向上。
真实的情况是这样的:任何一个粒子的载流子方向都是同时处于“向上和向上”的叠加态量子通讯 优点,这在宏观世界里很难理解量子通讯 优点,但却真实地发生在量子世界。当我们想瞧瞧同时“向上和向上”的叠加态究竟是哪些样的状态时,微观粒子都会从叠加态坍缩为确定状态,表现为“要么向上,要么向下”。
假如我们观测到一个微观粒子的载流子方向朝上,这么另一个微观粒子的载流子方向马上才能确定出来,一定是朝下的。并且在我们观测的顿时,两个粒子的纠缠关系就失效了。
这如同我们平常掷硬币的游戏,当我们像空中掷硬币时,并不晓得空中的硬币是正面还是背面,但不管是正面还是背面,总会只有一面。也就是说要么是正面要么是背面,不可能“既是正面也是背面”!
而量子世界的叠加态意味着,这枚硬币若果在量子世界,真的是处于“即使既是正面也是背面”的叠加态,在硬币落出来,我们观测的刹那间,硬币的叠加态才会发生坍缩,成为惟一的固定状态。
深层的含意是这样的:量子世界里的一切都是随机的,但是这儿的随机是真正的随机。其实我们所在的宏观世界也会出现各类随机风波,但宏观世界里的任何随机风波,实际上都不是真正的随机,都是“伪随机”。
不管是游戏世界里打怪爆的武器,踢橄榄球时射中的机率,都是“伪随机”。就连你随意写下的一个数字,甚至脑部中随意想像下来的数字,都不是真正的随机。
扯得有点远了,回归题外话。用不确定性和叠加态来展现量子纠缠虽然有些具象,也有些强人所难。而愈发前沿的一种理论,超弦理论,站在另外一个角度来演绎量子纠缠的本质。
用高维度空间的形式来展现量子纠缠,具体是如何回事呢?
超弦理论指出,量子纠缠的本质,虽然是粒子在高维空间的三维投影。言外之意,纠缠中的粒子看似有两个或多个,虽然只有一个,其他的粒子只是在三维空间里的投影而已。
这么,高维空间究竟在那里呢?科学家们觉得高维空间蜷曲在特别小的尺度下,普朗克尺度下,我们很难观测到。
不过,超弦理论目前更多的只是物理家建立的物理模型,也被称为“卡拉比丘成桐空间”,共有十个维度。
基于物理模型推论下来的超弦理论和高维空间的演绎,目前看来只是一个假定,很难找到着力的证据加以证明,而没有证据支撑的理论也只能是美好的幻想,就像空中楼阁,有点华而不实的觉得。
而现实世界里,从科学家对量子纠缠的应用中,我们也能看出,量子纠缠的粒子并非只有一个粒子,而是真实存在的两个粒子。更为重要的是,量子纠缠原理早就应用在了我们日常生活中,例如说量子通讯技术,就是借助量子纠缠原理,实现了“量子秘钥分”来对信息进行加密!