量子纠缠具有超距作用,理论上无限远。其内在机制究竟是哪些呢?许多人都想弄清楚,尤其是一些瓜友们闹得心搔痒的,由今生发出许多想像。
虽然,量子纠缠现象大师们都很难说明白。
量子纠缠是量子系统的一种现象,理论很复杂,要说清楚很难。对于量子世界的奇特特点,不但我们瓜民们如雾里看花,就是数学学大师们也有不同见解。为了弄清这种问题,上世纪一些数学学、量子热学大师们以前有过一次剧烈的争辩,代表人物都是量子热学的鼻祖。
以爱因斯坦为首的精典数学学派觉得,量子热学上面的一些难以预测的“诡异”现象,如量子纠缠“鬼魅般的超距作用”,主要是其理论尚不完备,有一些深层次隐性规律还没有被人们所认识,他把这些规律称为隐变量,只要找到这种隐变量,这种现象就不怪异了,就可以预测了。爱因斯坦的口头禅是“上帝不会掷色子”,支持他的有薛定谔、贝尔等。
争辩的对方叫“哥本哈根派”,其代表人物有波尔、波恩、海森堡等,她们的理论被称为“哥本哈根展现”。核心是坚持观测事实,觉得粒子的波粒二象性、不确定性原理、波函数塌缩、量子纠缠等奇特特点,是量子世界的固有特点。它们更像是“别去管上帝能做哪些”,虽然“上帝真的在掷色子”。
最终阿姆斯特丹展现胜出。
仍然到爱因斯坦、波尔等大师们都到天堂去了,争辩仍然没有结果。她们在天堂是不是还在争辩我们也不晓得,由于“量子纠缠”本身不携带信息,我们难以知晓弄成量子的爱因斯坦们在干哪些。倒是当初支持爱因斯坦隐变量理论的约翰·斯图尔特·贝尔,仍然孜孜不倦地想否认爱因斯坦正确,他提出了一个逻辑严密的物理不方程,只要这个不方程创立宇宙 量子通讯,爱因斯坦就胜出。
但结果令他沮丧,反复的实验,不方程都不创立。后来又有许多科学家验证了这个不方程,准确地否认了这个不方程不创立,进而判断爱因斯坦所主张的隐变量不存在,支持了阿姆斯特丹派,阿姆斯特丹展现完美胜出。
这个结果传到仍然在天堂争辩的爱因斯坦和波尔们哪里,不知她们作何看法,是不是会偃旗息鼓呢?
这个结果说明,量子热学里的量子纠缠、测不准定理、波函数坍缩确实在微观领域存在,但为何存在呢?没人晓得,因而量子纠缠的本质究竟是哪些,为何会纠缠,没有一个完美的理论解释。
这么何谓量子纠缠呢?
这是量子热学上面描述粒子特点的一个概念,说的是当几个粒子在一起互相作用后,其原先各自的特点还会消失,而综合成整体性质,人们难以将这种粒子分辨单独描述某个粒子性质,只才能描述整体系统的性质。
虽然把这种粒子分开到很远距离宇宙 量子通讯,它们的这些性质仍旧存在。理论上觉得量子纠缠距离可以达到任意远,最奇特的就是,依据不确定性原理,检测粒子会让粒子运动发生改变,这些改变会顿时传递到任意距离纠缠着的粒子,让其运动同时改变。
如A和B一对纠缠着的粒子,它们的纠缠状态是一个为左旋,一个为右旋,把它们分开置于距离很远的两地,只要检测A粒子,其运动发生改变成为右旋,那种在远方B粒子一定会变为左旋;而检测B粒子,则A粒子同样会发生改变。
我国的2016年发射的墨子号量子科学实验卫星,否认了在距离处于纠缠态的两个光子仍旧保持这些性质。2019年7月12日,美国匹兹堡科学家们首次拍摄到量子纠缠的相片(上图),这项成果以《贝尔非局域互相作用的成像》论文发表在《科学进展》学术刊物上。
如何理解量子纠缠?
量子纠缠的“诡秘”特性让人们形成了许多猜想,甚至导致了一些神鬼玄学迷信群体的激动,觉得最微小的粒子都有意识,所以才能有超距作用。但主流科学界觉得,量子纠缠就是粒子世界的固有特点,是一种客观存在,并非其有哪些意识。
科学界现今对量子纠缠这些现象的机理还没有弄清,但主流理论觉得,量子纠缠起码有三个基本特点:一是这些现象只存在于量子世界,不会在宏观世界出现;二是量子纠缠不传递能量和信息,因而不遵守光速桎梏;三是超距作用无限远永远也难以否认。
怎样理解量子纠缠现象只出现在量子世界?就是在宏观世界从来也没有这些现象,遵照的是精典数学学理论,包括爱因斯坦相对论和牛顿热学等。这也说明借助这个理论实现超距传输是不可能的。在一些悬疑作品和一些人想像中,老幻想着借助量子纠缠这些特征,将一只猫或则一个人或则一艘飞船,瞬时传递到光年以外,这种都不属于量子纠缠理论范畴。
这么既然量子纠缠具有超距作用,为何不携带信息和能量呢?这儿我们可以用一个更浅显的比喻来理解:有两姊妹分居两地,妈妈生了一个儿子,哥哥自然升级为小姨了,这些变化是顿时的,不管他们距离多远,也不管他们愿不乐意,就会自然地发生这些变化。
但姐姐在接到传递的信息前,并不晓得发生了这些变化,而弟弟把这个信息传递给妈妈,就要使用宏观信息传递手段了,传递最快的速率就是光速,打个电话,电磁波就传给了弟弟了。
为何未能验证量子纠缠超距作用无限远呢?这是由于人类永远也难以将一个被纠缠着的粒子传送到无限远,现今人类的飞行器连1光年直径的太阳系都出不了,即便无限远?例如上面说的那姊妹分开的问题,他们如同须要分开纠缠着的两个粒子,要分开多远,就要用宏观的形式联通,无论是坐高铁还是坐客机做宇宙飞船,把妹妹或则哥哥送到无限远是做不到的,尽管光速也做不到。
因而量子纠缠传播无限远,理论上可以做到,由于两姊妹不管分开多远,妈妈生了儿子,哥哥就会手动升级,但在实践中永远没法否认。
这些比喻不够严谨确切,只是为了帮助你们浅显理解量子纠缠似乎有超距作用,但并不传递信息和能量。不当之处,欢迎纠正和指正。
量子通信与量子纠缠速率没有任何关系。
如今量子通信往往被一些人误觉得信息传输比光速还快,可以做到无延时通信,这些理解是错误的。现今潘建伟等科学家正在研究的量子通信,主要是通过量子纠缠分发和隐型传输,借助量子不确定性原理、波函数倒塌原理等,让通信更快、更保密而已。
这个传输速率更快不是传播速率超过光速这些速率,而是每秒钟传输的数据量更大,如每秒可传递5G流量;保密是指密匙不可克隆,且通信不可窃听。
因而,从量子纠缠的那些基本特点,我们可以了解到,量子是没有哪些意识可言的,未来也不可能通过这个理论来实现超距即时能量和信息的传输,更不可能实现任何物体或人类的瞬时转移。但随着人们对量子热学研究的深入,对这个世界的本质将认识越来越深刻,因而促使整个人类文明的进程。