缘奇科普-奇怪的知识又增加了

什么是量子纠缠(量子叠加态)

原创版权 知乎作者:小小打工人 字体大小选择: [ ]

量子纠缠是量子隐形传输、量子叠加态的基础。

量子纠缠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

而量子叠加态,简单来讲,就是一个事物你再观察它之前它即是a也是b可同时处于这两种状态,一旦你观察了它就只能是a或b 只能是一种状态了,举个列子 一枚硬币抛向天空 落下来之后立刻用手盖住,此时硬币既可以是正面朝上也可以是背面朝上,但如果你一旦拿开手看到了,它就只能是一种状态了。

 


量子的这两种特性听起来是不是很特别又很神奇,其实道理并不难,就是因为 整个宇宙都是一团能量 量子纠缠中的a点和b点都处在这个能量团中而且a和b本身也是这团能量的一部分,他们之间本来就是密切相关的所以 阿a的状态改变会影响b的状态而且是瞬间的。

量子隐形传态(Quantum teleportation)可以把一个原子或光子的量子态由一个地点传送到另一个地点。具体做法是假设有ABC三个粒子,刚开始的时候AB两个粒子的量子态互相纠缠在一起,其中B粒子远离A粒子向远处运动,然后我们使A粒子和另一个粒子C纠缠在一起,可以证明此时B粒子的量子态携带了C粒子初始时候携带的量子比特的信息,只要我们知道AC纠缠态的类型,我们就可以通过一个幺正变换把C粒子初始时候所处的量子态复制到B粒子上。 

 

量子纠缠原理


要理解量子纠缠态,首先你要理解什么叫量子叠加态。在经典物理里,事物都有确定的状态。一个物体在A点,那么这个物体就不会同时处于B点。但在量子力学里,物体可以同时处在A和B两个不同的点。这种状态就叫作量子叠加态。此时,我如果对这个物体的位置进行精确测量,那么这个物体会随机出现在A和B中的一个点。这个过程叫坍缩,对应外界测量(扰动)改变叠加态概率幅的分布。

至于量子纠缠,以两个物体为例,比如两个电子,如果我们说这两个电子处于量子纠缠态,那就意味着当我们对其中的一个电子进行测量(扰动),改变了这一个电子的量子态时,另一个电子的量子态也立即发生变化,尽管我们并没有对另一个电子进行测量,而且这两个电子可能相距非常远。

量子纠缠态涉及两个或两个以上的子系统。下面以两个子系统的情况为例。对于每个子系统我们都可以选择一套基矢态,然后整个系统的量子态可能就是两个子系统的基矢态的叠加,这种情况下,系统的量子态显然就不是纠缠态。另一种情况就是各种基矢态直积的叠加态。但是这种情况只是纠缠态的必要条件。但是有某种特殊的基,叫做施密特基。选择施密特基以后,如果系统的量子态还是叠加态,那么两个子系统之间比如存在量子纠缠。

需要特别提一下的是,量子纠缠是瞬时传递的,没有光速的限制,但由于量子纠缠无法传递信息,所以量子纠缠并不违反相对论。

发表评论 (已有 条评论)

  

评论列表

    快来评论,快来抢沙发吧~