爱因斯坦错了,快到几乎不用时间

原标题:量子纠缠有多快?快到几乎不用时间!为啥这么快?因为啥也没传输

一九八二年,法国物理学家艾伦·爱斯派克特(Alain
Aspect)和他的小组成功地完成了一项实验,证实了微观粒子之间存在着一种叫作“量子纠缠”(quantum
entanglement)的关系。在量子力学中,有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系:不管它们被分开多远,对一个粒子扰动,另一个粒子(不管相距多远)立即就知道了。

(莘莘深、竹之岚/编译)在一项里程碑式的研究中,荷兰代尔夫特理工大学(Delft
University of
Technology)的科学家报告说他们进行了一项实验,并认为该项实验证明了量子理论中最为基础的主张之一——相隔甚远的两个物体可以瞬间影响彼此的行为

如果说哪种物理现象最为神奇却又让人琢磨不透,恐怕要非量子纠缠莫属了。量子纠缠是基本粒子中由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,当其中一颗的状态被干扰而发生变化时,另一颗也会即刻发生相应的状态变化
,即使相距遥远的距离,对一个粒子所做的改变也将会影响另一个粒子作出相应的改变,这是不是很神奇?

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该发现对经典物理学的一项基本原则——定域性原理而言,无疑又是一次重击。定域性原理认为物体仅受其周围环境的直接影响。这项研究于周三发表在《自然》(Nature)上,进一步支持了一个因被爱因斯坦拒绝而名声大噪的理论——爱因斯坦曾说,量子理论如果成立的话,那就必须得有“远距离闹鬼”(“spooky
action at a
distance”)。他拒绝承认宇宙的运行方式是如此奇怪、看起来如此随机。

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实验表明,量子纠缠这种关系一旦发生后,就保持了下去,微观粒子能够保持这种记忆能力,能够区分和识别和其有“纠缠关系”的特定粒子,能够不受时空限制地“认识”和“记住”这种纠缠关系,这用纯物质的观念是无法理解的,其实微观粒子的这些特征和人的意识相似。量子纠缠的存在是微观粒子具有意识的证据,给“意识是物质的一个基本特性”提供一个好的证据,其意义非同寻常。

爱因斯坦尤其嘲笑“量子纠缠”的观点:相互独立的粒子可以完全“纠缠”在一起,对其中一个粒子进行观测可以即时地影响到其它粒子,无论它们之间的距离有多远。他对量子理论引入的不确定相当恼火,并把它的后果比喻为为上帝掷骰子。

我国的量子纠缠的研究上处于世界前列,2017年6月,我国量子科学实验卫星”墨子号”与地面率先成功实现”千公里级”的星地双向量子纠缠和密钥分发及隐形传态,该成果荣获科技部2017年度中国科学十大进展奖项。其实诸多有关量子纠缠的实验都发现量子纠缠的作用反应是瞬间的,甚至可以认为两者是同时进行的,根本没有时间间隔差,有科学家认为即使相隔一光年,量子纠缠也可能是会同时进行的。

量子纠缠现象中,一个重要的指标是量子纠缠度。所谓的纠缠度是指所研究的纠缠态携带纠缠的量的多少。对纠缠度的描述,实质上是对不同纠缠态之间建立定量的可比关系。纠缠状态所纠缠的粒子数量越多,对经典物理学的偏离越明显,获得有用量子效应的机会就越大。所以,在量子信息领域中,纠缠通常被看作是非局域的“信息源”。

皇家赌场hj883官网 3曾经纠缠的两个粒子,哪怕远隔天边也能瞬间影响彼此——这就是爱因斯坦所说的“远距离闹鬼”。图片来源:livescience.com

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纠缠度:所谓的纠缠度是指所研究的纠缠态携带纠缠的量的多少。

人们怀疑,除了量子纠缠之外还有可能存在其他的解释,这些解释被称作“漏洞”。但是自从20世纪70年代以来,物理学家们进行的一系列精确的实验正在日渐堵上漏洞——我们越来越接受,两个从前就纠缠的粒子,即使被分隔在长如宇宙两端的距离上,也真的是能够即时地互相影响的。

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——解析:将纠缠度当成善恶业的重量,善业重则主要受善业影响,恶业重则主要受恶业影响。

这项新的实验由荷兰大学卡夫里纳米科学实验室的物理学家罗纳德•汉森(Ronald
Hanson)领导,还有来自西班牙和英格兰的科学家参与。它是目前为止支持量子力学中最基础主张——存在一个亚原子奇异世界——的最强证据。在这个世界里,物质不被观测就不会成形,时间既能向前也能向后。 

那么量子纠缠到底有多快呢?其实如果我们这么去思考量子纠缠的话就犯了错误。因为量子纠缠的两个量子之间根本没有什么能量或信息传递,这也是其最为特殊和神奇的地方,两者之间虽然有纠缠的同步感应现象,但我们并不知道是什么造成了这种现象,所以我们没有办法说量子纠缠的速度有多快。

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皇家赌场hj883官网 7罗纳德•汉森(右)和同事设计实验装置。图片来源:Frank
Auperle/Delft University of Technology

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研究者们将他们的实验描述为“无漏洞贝尔测试”。贝尔测试指的是物理学家约翰•斯图尔特•贝尔(John
Stewart Bell)于1964年提出的一项实验,用于证明“远距离闹鬼”是真实的。

这么神奇的量子纠缠现象到底是什么引起的呢?其实具体的原因到现在还不是很清楚,这种耐人寻味的现象很让人琢磨不透,也有不少物理学家对量子纠缠现象作出过理论上的解释,如物理学家玻姆提出的量子力学的隐变量说法是获得较多的认可的,他认为量子世界中的粒子仍然是沿着一条精确的连续轨迹运动的,只是这条轨迹不仅由通常的力来决定,还受到一种更微妙的量子势的影响,这种量子势由波函数产生,它能通过提供关于整个环境的能动信息来引导粒子运动,正是由于它的存在才导致了量子纠缠现象的出现。在这一理论中,量子系统的性质不只属于系统本身,其演化既取决于系统也取决于测量仪器,所以关于隐变量的测量结果的统计分布将随实验装置的不同而不同。

皇家赌场hj883官网,1952年,玻姆在《物理学评论》上连续发表两篇文章,提出了量子力学的隐变量解释。玻姆认为,在量子世界中粒子仍然是沿着一条精确的连续轨迹运动的,只是这条轨迹不仅由通常的力来决定,而且还受到一种更微妙的量子势的影响。量子势由波函数产生,它通过提供关于整个环境的能动信息来引导粒子运动,正是它的存在导致了微观粒子不同于宏观物体的奇异的运动表现。

“从70年代末期,人们就开始进行这些实验了,但以过去的实验方法,一直需要额外假设,”汉森博士说,“现在我们可以确定远距离闹鬼确实存在了。”

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