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量子纠缠到底如何纠缠的?

 黄元章553333 2019-03-06

量子纠缠到底如何纠缠的?

比如一对光量子纠缠,它们的纠缠能量来自最初的光子,这是尊守能量守恒定律的。其中光子A和光子B的自旋,是一个向左那么另一个就必定向右,最重要的就是,这两个光量子我们未观测它们时,它们的自旋是处于叠加态的。

量子纠缠到底如何纠缠的?

叠加态就是,在我们未对其中一个量子进行测量时,那么这个量子就处于叠加态中,既它左旋同时右旋,另一个纠缠量子也进行着一样的行为,左旋同时右旋。处于这样状态的两个量子,称为纠缠态量子。似乎难以理解,但量子世界就是这样,非常著名的比喻就是薛定谔的猫,在生与死的叠加态,而不是我们认为的非死既活。当然啦,这种状态在量子尺度才有,不会存在于宏观世界。因为宏观物体由非常多的物质组成,这些物质运动状态都不一样。

量子纠缠到底如何纠缠的?

真正令人恐怖的就是,当我们对这两个纠缠量子其中的一个光量子A进行测量,看看它到底处于左旋还是右旋时,它就会立即坍缩成一个状态,既要么左旋要么右旋,就不会再处于左右同旋的叠加态中,由两种状态坍缩成其中一个确定的状态。

科学家对这种现象百思不得其解,到现在也没有弄明白,是仪器的影响?还是有什么力场的影响?科学家反复研究得出,量子是否处于叠加态,取决于我们是否在观测它。这种现象最开始发现于双缝实验,就是科学家发射单个电子,通过一个双缝,电子通过双缝后在后面屏幕上形成一个点。发射几百次后会形成一个干涉图像。

量子纠缠到底如何纠缠的?

量子纠缠到底如何纠缠的?

这个干涉图像和电子一起发射形成的图像一样,但是科学家一直认为干涉,是因为被发射粒子彼此间的作用。由于波粒二象性我们可以说,干涉是因为一个波和另一个波相互叠加的形成的,叠加处亮,没叠加除暗,形成一个明暗相间的图像。

量子纠缠到底如何纠缠的?

可是现在科学家发射单个电子,若干次的发射也会形成一个干涉图像,那一个电子是怎么发生干涉呢,答案就是它同时通过双缝和自己发生干涉。当这个电子同时通过左缝和右缝时它就处于叠加态,当科学家想搞清楚它到底是通过哪个缝时,这个电子就坍缩到一个状态,既上面所说的要么左要么右一个确定的状态。这个时候就不会形成干涉图像,我们不观测时,它又会出现干涉图案。

量子纠缠到底如何纠缠的?

量子纠缠中还有一个超距作用,比如当我们观测光量子A时,它坍缩到一个右旋状态,那么这个时候另一个光量子B就立刻会坍缩成左旋状态。它之间并没有发生相互作用,问题的关键在于A量子在坍缩成右旋时,B量子是怎么同时知道的,并从左旋右旋的叠加态中的一种选择一种,知道A右旋,B就选择左旋,这过程中是没有相互作用的,没有能量传递。就好像两个一公一母的猫,相距无限远它们处于纠缠中,处于又生又死的叠加态,当我们打开门知道公猫是死的时候,我们也瞬间知道另一只母猫是活的了。

量子纠缠到底如何纠缠的?

神奇的是,那只母猫也瞬间知道了公猫是死的,自己就立马选择相反的状态,活猫。没有叠加态,那这两只猫也就不在处于纠缠状态了,这就是神奇的量子纠缠。

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