量子纠缠的机制是什么?一定要理解整体性概念
正像湯衛(wèi)東教授說:量子隱形傳態(tài),是在一對量子糾纏資源的輔助下,將某個未知量子態(tài)信息傳遞到另外一個地方。傳遞的是信息,而非物質(zhì)。若用“瞬間轉(zhuǎn)移”來形容,轉(zhuǎn)移的也只是量子態(tài),并不是粒子本身。
現(xiàn)在來回答,最后一個問題:量子糾纏的機制是什么?
我在《變化》中說過,量子糾纏的超光速是假象,其實在本章中也說明了這點。但量子糾纏的機制,我沒有敢在《變化》中寫,因為實在是想不出。翻了好多資料,看了好多文字,還是一頭霧水。
我倒并不是怕你們罵我,否則我寫完《變化》之后,就不會寫這本了。實在我有時間,然后我又喜歡這些東西。然后我發(fā)現(xiàn)還沒有這樣一本書,讓我這樣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的人,能讀懂的科普書籍。
那我不愿意等,等別人寫出來,我再看。時間有限,趕緊行動吧。我自己寫吧。就這樣,我開始寫了。有多有意思,有多有燒腦,有多有費眼睛我就不說了。總之,我很享受這過程。
今天我要寫量子糾纏的機制,當然是大膽假設(shè)。給別人啟發(fā),就是給自己驚喜。
首先大家這樣理解:一個量子系統(tǒng)是由幾個處于量子糾纏的子系統(tǒng)組成,而整體系統(tǒng)所具有的某種物理性質(zhì),子系統(tǒng)不能私自具有,這時,不能夠?qū)ψ酉到y(tǒng)給定這種物理性質(zhì),只能對整體系統(tǒng)給定這種物理性質(zhì),它具有“不可分性”。
不可分性不一定與空間有關(guān),處于同一區(qū)域的幾個物理系統(tǒng),只要彼此之間沒有任何糾纏,則它們各自可擁有自己的物理性質(zhì)。物理學(xué)者艾雪·佩雷斯(Asher Peres)給出不可分性的數(shù)學(xué)定義式,可以計算出整體系統(tǒng)到底具有可分性還是不可分性。
假設(shè)整體系統(tǒng)具有不可分性,并且這不可分性與空間無關(guān),則可將它的幾個子系統(tǒng)分離至兩個相隔遙遠的區(qū)域,這動作凸顯出不可分性與定域性的不同──雖然幾個子系統(tǒng)分別處于兩個相隔遙遠的區(qū)域,仍舊不可將它們個別處理。在EPR佯謬里,由于兩個粒子分別處于兩個相隔遙遠的區(qū)域,整體系統(tǒng)被認為具有可分性,但因量子糾纏,整體系統(tǒng)實際具有不可分性,就像一個“蹺蹺板”系統(tǒng),這是我反復(fù)強調(diào)的。
那這個系統(tǒng)是什么呢? 肯定是一種場。從發(fā)生的糾纏粒子“同源”性質(zhì)我們可以有這樣的認識。準確來說,是一種電磁場。
再來看看上面的那幅圖,以便于理解量子糾纏機制。
以上面的量子糾纏為例,我們可以這樣理解。激光就是運動光,光是電磁波。也可以說激光就是運動的電磁場。
理論上電磁場的輻射范圍是無限遠的。也就說理論上量子糾纏粒子間的距離可以達到無限遠。但現(xiàn)實中難以實現(xiàn),因為場強與距離r是有關(guān)的。我自己根據(jù)上圖畫一個升級版的。圖畫的不好,見諒。方便大家理解。
整體的場就如同這個大喇叭形狀的圖,但量子糾纏對的每一種情況可以單獨視為一個小系統(tǒng)。可以叫“量子微場”,這樣我們把A2和B2的量子糾纏對微場系統(tǒng)叫L,其他兩個分別是L1和L2.
L到L1,到L2的距離是增加的,A1和B1其實是A2和B2到L1的情況。A和B其實又是A1和B1到L2的情況。在這個變化過程中,量子糾纏對粒子之間的距離增大了,量子糾纏對與晶體的距離也增大了。
這就是說理論上而言,量子糾纏對之間的距離可以達到無限遠。目前最新的測量1200公里。但現(xiàn)實中不能實現(xiàn)無限遠。是因為量子糾纏機制很敏感。距離場源越遠,超強聯(lián)系是遞減的。換句話講就是距離越遠越容易被干擾,而使得糾纏態(tài)解除。
在這里要強調(diào),量子微場這個概念,是為了將量子糾纏對看作整體而在大場范圍內(nèi)的運動的設(shè)想。量子微場是包括在大電磁場的范疇內(nèi)的。
這樣我們在測量的時候,為什么會得到兩個粒子相聯(lián)系的現(xiàn)象就好理解了。因為這是一個系統(tǒng),而兩個粒子運動狀態(tài)數(shù)量是有限的。
兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質(zhì),像位置、動量、自旋、偏振等,則會發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。例如,假設(shè)一個零自旋粒子衰變?yōu)閮蓚€以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向,對于其中一個粒子測量自旋,假若得到結(jié)果為上旋,則另外一個粒子的自旋必定為下旋,假若得到結(jié)果為下旋,則另外一個粒子的自旋必定為上旋。
為什么會出現(xiàn)這種情況呢。很顯然兩個量子糾纏態(tài)粒子是用一個波函數(shù)來描述的。粒子的運動狀態(tài)態(tài)數(shù)是與自旋有關(guān)的。這種情況就類似將這個量子微場看作一個“費米子”,當你對兩個糾纏粒子測量時候,他們不能同時處于同一種運動態(tài)。所以會出現(xiàn)一個上,一個下。或一個下,兩一個上。其實很好理解,就是同一個人,你可能同時在兩個地方。
所以理解量子微場是很重要的,整體性是不能脫離的。這就是量子糾纏的機制。
所以根據(jù)我的理論,有以下預(yù)測。
1、量子糾纏的粒子間距,還會擴大。不會止于1200公里。但這個距離會有限制。因為干擾無法避免。這是客觀上的。
2、量子糾纏屬實不能說明量子力學(xué)的不完備性。事實上完備性才是不存在的。我這樣說不是說世界或量子體系是不確定的。是因為我們無法掌握完備性的所有因素,所以理論無論從實驗,還是數(shù)據(jù)來看,都是不完備的。但世界的確定性,已經(jīng)包含在世界規(guī)律邏輯之中的!! 你一定要理解這句話,才能理解為什么世界是確定的。
就像維特根斯坦在《邏輯哲學(xué)》中說的,一個事件發(fā)生了,一定是這種發(fā)生的條件早就包含在邏輯之中了。
3、看到過用量子糾纏研究時間的論文,量子糾纏和時空有聯(lián)系,但要探究時間的本質(zhì)。用量子糾纏還遠遠不夠。甚至說不是主要矛盾,所以時間不應(yīng)該以此為主線研究。時間還是我在《變化》中的觀點那樣。是客觀存在的,時間是能量物質(zhì),在引力場中的位置以及運動速度的應(yīng)變度量過程。在我們沒有對量子和宏觀世界的界限做出判定之前,時間體系就不應(yīng)該一分一二。
4、量子糾纏和夸克禁閉是狀態(tài)相反的兩種狀態(tài)。量子糾纏隨距離變大,超強關(guān)聯(lián)性減弱。夸克禁閉相反,隨著距離增大,超強關(guān)聯(lián)性增加。所以強相互作用力,最大。
以上就是我對量子糾纏的認識和理論。我知道再寫2萬字,也還能有很多延伸。我們的認識永遠是深化的。
摘自獨立學(xué)者,詩人,作家,國學(xué)起名師靈遁者量子力學(xué)書籍《見微知著》
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的量子纠缠的机制是什么?一定要理解整体性概念的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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