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量子纠结 精选

已有 6458 次阅读 2018-6-4 08:57 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

 


 

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接着说老萨的物理须知。第二本说量子。老萨认为最重要的是量子纠缠,这是爱因斯坦最后的发现,被玻尔忽略了,也被“历代”量子课本“没心没肺地”忽略(blithely ignored)了。所以他想重点是说纠缠。

老萨从量子比特(qubit)说起,这是与传统课本不同的。旧课本讲完量子场论也不说bit。bit是惠勒倡导的词儿——他有一个绝妙的口号it from bit,大意是,信息生万象。老萨拿电子自旋来说bit,然后构造Pauli矩阵,同时也说系统、测量和量子态(这是传统的核心内容),引出量子论的五个原则:

1 线性算子表示可测量;

2 测量结果为算子的本征值;

3 正交矢量表示可分态;

4 观测值的概率等于态矢内积;

5 态矢演化是幺正的。 

一般课本似乎没将这几点正经作为五原则提出来,将其作为量子力学的形式和结构特点更准确些。老萨的表述很专业,完全不像是说给业余爱好者听的。既然课已经上过,书也写出来了,可见爱好者也确实有这样的需求——霍金的“一个公式减少一半销量”的戏言无意间将数学物理的普及读物引向了歧路。 

关于量子纠缠,老萨设计了一个游戏来解释Bell定理。两台电脑分别做随机数的游戏(随机结果与粒子自旋对应),然后将它们连接起来,能瞬时发出信号——经典机器模拟量子纠缠的核心就是瞬时的信号联系。(Any classical simulation of quantum mechanics that tries to spatially separate apparatuses must have an instantaneous cable connecting the separate computers with a central memory that stores and updates the state-vector.

老萨为纠缠总结了两点:

纠缠态是系统的一个完整描述,我们不可能知道比它更多的东西;

在“最大纠缠态”下,我们对系统的任何部分一无所知。 

  换句话说,在量子力学中,我们知道系统(整体)的一切,但对系统的一切(部分)一无所知。(in quantum mechanics, one can know everything about a system and nothing about its individual parts.

  匆匆浏览一遍之后,我却怀疑没有数理背景的爱好者是不是能看得明白——在我看来,为理解其中的某些论述和方程,需要调集整理整个量子力学课程的东西。对多数读者来说,也许能模糊明白量子纠缠,却对具体东西茫然无知。这倒从阅读的角度感受了量子纠缠的乐趣。当然,拿本书作为量子力学的课外读物倒是很有意思的。

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故事发生在叫Hilbert Place的酒吧里(本书合作者Art Friedman的夫人画的插图)







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