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[转载]量子力学中的概率

已有 461 次阅读 2019-12-24 17:53 |个人分类:量子信息|系统分类:科研笔记| 量子信息, 量子力学, 概率, 量子态 |文章来源:转载

量子力学中的概率


施郁




量子力学的中心概念是量子态。而根据量子态,我们可以计算出各种概率分布。下面我们将了解到,量子态比概率分布的涵义还要多。


注意:量子态不是一个物理量,而是一个描述,由此决定出各相关物理量被测量后的各种取值的概率,从而可以计算出每个相关物理量的期望值,或称平均值。而一旦作了某个物理量的测量,就得到这些可能值中的一个。同时,量子态也相应地更新为一个新的量子态,在这个量子态上,刚测得的物理量取值的概率为1


举一个例子。光有个性质叫偏振,代表了电场振动方向,它总是位于与传播方向垂直的平面上。如果偏振方向沿着这个平面上的一个特定方向,这种光就是线偏振光。如果偏振方向在这个平面上旋转,这种光就是圆偏振光


不同的光可以混合成非偏振或者部分偏振光。而非偏振的自然光透过偏振片,可以产生偏振方向沿着透光轴的线偏振光。如果让线偏振光垂直入射一个偏振片,它透过的强度是原来强度的(cosθ)^2, 即(cosθ)*(cosθ),其中θ是光入射前的线偏振方向与偏振片透光轴方向的夹角,^2代表平方,*代表相乘。


偏振光丨experiment.phys.nchu.edu.tw


光是由光子组成的,光子服从量子力学。那么现在我们来考虑这种沿θ方向线偏振的单个的光子。它透过偏振片的概率就是(cosθ)^2。


这里就要解释概率的涵义了。如果有N个(N很大)同样的这种光子分别入射到这个偏振片上,也就是说,重复N次相同的过程,那么有N(cosθ)^2个光子透射过去。


但是,对于每一个光子来说,我们却无法预测它究竟能否透射过去,完全不能。所以我说量子力学的概率是实质性的


文章来源: 施郁. 揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态,自然杂志,2016年38卷4期,241-247.



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