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量子纠缠的基础知识

通过大卫先生|2015年4月23日

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Erwin Schrödinger是第一个使用“纠缠”这个词的人(Verschränkung),在给爱因斯坦的一封信中。他的意图是描述两个粒子之间的联系,这两个粒子首先相互作用,然后分离。根据量子理论,当测量其中一个粒子的位置、动量、自旋和偏振等物理性质时,该粒子的状态会崩溃,不再处于叠加状态。同样的事情发生在另一个成员身上,尽管它没有被触摸或测量。无论两个粒子之间的距离有多远,效果都是立即的。这种行为似乎违反了爱因斯坦的相对论,该理论证明,包括信息在内的任何东西的传播速度都不能超过光速。

维基百科给出了一个实际纠缠的例子:一个亚原子粒子衰变为其他粒子的纠缠对。衰变遵循各种守恒定律。因此,一个子粒子的测量结果必须与另一个子粒子的测量结果高度相关。这意味着总动量,角动量,能量等等在这个过程前后大致保持不变。具体来说,自旋为0的粒子可以衰变为一对自旋为1/2的粒子。由于衰变前后的总自旋必须为零(角动量守恒),每当第一个粒子在某个轴上被测量为自旋向上时,另一个(在同一轴上测量时)总是被发现是自旋向下的。

爱因斯坦与鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森一起认为,由于所谓的EPR悖论,由维尔纳·海森堡制定的量子力学理论一定是不完整的。他们坚持一种被称为局部现实主义的立场,这种立场要求遥远的事件是独立的。

贝尔不等式

爱因斯坦等人的否定被贝尔不等式推翻了。约翰·斯图尔特·贝尔(1928-1990)在1964年的一篇题为《贝尔定理》的论文中提出了后来被称为贝尔定理的理论爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论.争论的焦点是局部实在论必须与量子理论相冲突,底线是纠缠是被支持的。

贝尔在日内瓦因脑溢血意外去世,他的理论研究因此中断。自从他死后,无数的实验测试了纠缠看似矛盾的结果。它们与地方现实主义的意识形态相冲突。这些实验似乎支持了反本土主义的立场,但并非绝对肯定。这是因为在量子理论对纠缠的反直觉结果的有效性的实现中存在某些漏洞。

贝尔设想原子是实验对象。但研究人员转而研究了质子,质子表现出偏振特性,这是一个很容易测量的参数。近年来,实验倾向于消除这些漏洞,证明纠缠理论是正确的。绝对的确定性还没有实现,但大多数理论家都将局部实在论视为一种与宇宙实际存在的理解不相容的想法。

《华盛顿邮报》量子纠缠的基础知识首次出现在测试和测量技巧.


了下:测试和测量技巧


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