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五问 量子纠缠为何引发诸多争议?
都世民
摘要:本文首先阐述量子纠缠的由来。然后讨论量子力学的基本概念,指出量子纠缠的11个争论、为什么会有争论?先讨论量子纠缠的定义、量子纠缠的相关性、隐变量、量子纠缠的判定准则、量子纠缠的学科归属之争、谁能够理解量子纠缠?量子纠缠是不是因果关系?量子纠缠能不能超过光速?以及量子纠缠度量。最后讨论如何评价量子力学。本文暂不讨论量子纠缠的实验研究。
关键词:量子纠缠,宏观与微观,物理学,量子力学。
https://www.zhihu.com/question/434420222/answer/2863866809
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量子概念的由来
量子概念的提出,有两种说法:一种说法是爱因斯坦提出的;另一种说法是普朗克提出的。两种提法的背景不同,量子的概念也不同。从时间上看,普朗克早于爱因斯坦。为什么说这两种说法有争议?
1900年,在柏林大学,普朗克完成了他一生中最重要的工作。他的这项工作始于19世纪末一场著名的“紫外灾难”,这场灾难来自开尔文勋爵提出的两朵乌云之一——黑体辐射。
所谓“黑体”,是基尔霍夫定义的一种理想模型—— 一种能够全部吸收外来辐射,而没有任何反射或透射,吸收率高达100%的物体。
1900年12月14日,普朗克在德国物理学会作了一个报告,这一天被人们称为量子的诞生日。这时的量子是从能量的角度,称为能量子。说明量子化不一定是离散化。从字面上看。普朗克是首先用了量子这个词。但这个量子是指量子化,不是量子态。也就是说。普朗克用”量子”,没有量子态的意思。
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1755990164152057075&wfr=spider&for=pc)
后来,爱因斯坦认为,光不但在发射时,而是在任何时候都是量子化的。光本来就由一个一个离散的“光量子”组成,而不是人们原来所认为的“波”。每个光子的能量等于hv。这时的量子概念已经是微观概念。认为光是粒子不是波。量子是离散化的。
1935年,在普林斯顿高等研究院,爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的?》,并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论,这是对强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里,他们详细表述EPR佯谬,试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。
此后薛定谔发表了一篇重要论文,给“量子纠缠”下了定义,并且研究探索相关概念。薛定谔认为量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质,而是量子力学的特征性质;量子纠缠在量子力学与经典思路之间,做了一个完全切割。爱因斯坦称量子纠缠为鬼魅般的超距作用。也就是说薛定谔对量子纠缠首先下了定义。
不难看出,量子概念的提出,哪种说法与现在的概念比较接近?也就是说量子概念描述微观特性的,而且有相关性。当然,任何发明或新概念的提出,都离不开前人做的工作。也就是说量子概念的争议是从这里开始,学术界并没有认为这个问题有争议。认为是普朗克是量子之父。笔者不赞同这种说法。
·什么是量子?
·量子是不是子?(指粒子)
·量子是震动的微粒子?
·量子是最小、不可分割的物理量!
·量子是一个不连续分割的基本个体,就说这个物理量是量子化的。
·为何能量有能量子?光有光量子!信息有量子比特。这比特是不是量子?这基因是不是量子?
·量子化是粒子化;也是离散化?量子化具有纠缠吗?
·时间也可量子化?时间的最小单位是秒吗?比秒还小的是"刹那间"。
·大地也可以量子化吗?地有最小单位吗?地实际上是连续的。但可以碎为微尘,直到虚尘,肉眼见到的就是粒子。这也变成了量子化。虚尘与虚尘之间有纠缠吗?
宇宙中有一种神奇的东西,万物皆会因它而消亡,这就是时间!时间的本质究竟是什么,科学家研究了无数年也没能明白,有人甚至认为时间根本不存在!而量子之父普朗克更是想人所不能想,他居然试图将时间量子化!这量子化有纠缠吗?(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1718310756452823336&wfr=spider&for=pc,2021-12-06)
·心灵感应也是量子?
到底量子是什么?量子基本概念说法不同,其来历也就说不清楚,难以服众。有人说。现在的量子力学教科书。没有一本书有量子的定义。这就让人奇怪了,一门新的学科。却没有定义。这编书人是怎么想的呢?是给不出定义?还是说不清楚的定义?
如果把光看成粒子。这是牛顿先提出来的。不是爱因斯坦先提出的。也不是普朗克提出的。这么一来,量子到底是谁先提出的呢?现在不少人都把光子看成了量子。也就是量子看成了粒子,变成了量子化。在他们的眼里没有量子态概念。量子化不等于量子态!
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1756130349089118826&wfr=spider&for=pc,2023-01-27 07:48)
为何量子力学的基本概念说法不一?
量子力学的基本概念,下面列举现在的三种说法:
第一种说法:
·量子力学是关于微观世界的理论。
·量子力学是研究原子和分子等粒子的运动和相互作用的科学。
·量子力学表明,在微观世界中,粒子同时具有粒子性和波动性。
·量子力学的基本公式是卢梭、玻尔和爱因斯坦的波动方程。
·量子力学中的基本概念是粒子的波函数,它描述了粒子的概率分布。
·量子力学的一个重要概念是量子纠缠,它表明两个相距甚远的粒子可以相互影响。
·量子力学的另一个重要概念是量子隐形,它表明粒子可以处于多个状态中,直到被观察。
·量子力学也解释了光的波粒二象性,即光可以表现为粒子和波。
·量子力学的原理也被应用在了现代技术,如量子计算机和量子通信等。
·量子力学的原理还解释了许多自然现象,如化学反应和电化学反应。
·量子力学的理论与经典力学有很大的不同,它的原理常常被认为是令人难以置信。
(https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?context=%7B%22nid%22%3A%22news_8931848975324318619%22%7D&n_type=-1&p_from=-1)
第二种说法:
· 一切都是量子。
· 量子化不一定是离散化。
· 量子纠缠和量子叠加不一样。
· 量子纠缠没有令人悚然的超距作用。
· 量子物理是一个热门的研究领域。
· 爱因斯坦没有否定量子力学。对不对?嗯嗯。
· 量子纠缠都是关于不确定性的。
· 量子效应不一定非要小尺度。
· 量子纠缠在小尺度内占主导地位。
· 薛定谔的猫死了,或者活着,两种状态不能同时。
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1656667763647163422&wfr=spider&for=pc)
· 量子可以是任意粒子,或者物质,量子纠缠可以发生在任意物质之间。
·量子纠缠不需要时间,或者说,两端同时发生,是超距的。而根据狭义相对论,存在空间距离的,“同时”关系是相对的。所以这里的“同时”违背狭义相对论。
· 量子纠缠违背局域性原理,即任何影响,或者相互作用,不可以超过光速。
· 量子纠缠不能是已知的任何一种相互作用。不可以超过光速。
· “移动纠缠粒子对中的一个,另一个就立即相应改变”,这是因果关系。实验只能证明相关性,不能证明因果关系。
· 如果两个事件的改变存在因果,则一定可以传递信息。量子纠缠不能传递信息,则一定不存在因果。
· 由于量子纠缠不能隔断,所以你不知道你眼前的任意物体,是否和宇宙中任意其它一个,或者一组物体,已经存在纠缠。当然,也就无法知道,发生在该物体上的变化,是不是因为宇宙中与它纠缠的物体变化引起的,或者,它的变化,是不是引起了宇宙中别的一个或者一组物体的瞬时变化。这样的物理世界无法还原,无法认知。
(https://zhuanlan.zhihu.com/p/227999979?utm_id=0)
还有中央集体研究的量子科技究竟是什么?
(https://haokan.baidu.com/v?pd=wisenatural&vid=215332874452520732,2023年1月17日)
不难看出,上面三种说法的作者对量子纠缠有不同的理解。业内有争议。无论量子概念及其描述,都可能形成不同的观点。而量子理论本身不完善,量子纠缠的机理也不清楚。这是公认的事实.必然会引发争议!
为什么量子纠缠会引发争议?
1.为什么要讨论量子纠缠的争议?
·一种新概念或理论的出现,必然会有不同的理解,甚至于不理解。无论是业内外专家,甚至是权威人士。
·一种新理论的出现,必然会引起多学科的广泛关注。这可能推动多学科的协同发展。
·学习新理论需要对比,寻找不同点和前提条件,发现问题,加深理解。
·寻找创新点,思考其推广价值和局限性。
·一种新理论的出现,往往需要广泛认同的实验证明,而不是某种权威的说法。
2.量子纠缠的争议点是什么?
〔1〕首先量子纠缠概念争议最多。有没有严格的定义?
百度百科词条"量子纠缠"给出下列定义:
在量子力学里,当几个粒子在彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性,已综合成为
量子纠缠
整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,则称这现象为量子缠结或量子纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象;在经典力学里,找不到类似的现象。
上面的定义明确指出,量子纠缠的概念只适合于量子系统。那么什么是量子系统呢?
量子是震动的微粒子的解说。这里为什么强调”震动”二字?量子是自旋还是偏振?这是震动形成的吗?这里所说的震动,是不是指共振现象?
在物理学中,量子是一个不连续分割的基本个体,就说这个物理量是量子化的。"量子化" 指其物理量的数值会是一些特定的数值,而不是任意值。例如,在原子中,电子的能量是可量子化的,这能决定原子的稳定和一般问题。在20世纪的前半期,许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。
量子信息最常见的单位是量子比特,也就是一个只有两种状态的量子系统。然而不同于经典数位状态,一个两状态量子系统,实际上可以在任何时间为两个状态的叠加态,这两状态也可以是本征态。(https://www.yebaike.com/22/1273666.html)
这一说法也只适合于信息论领域。
对量子纠缠定义的疑问
·几个粒子彼此相互作用,怎么实现整体性质的?根据是什么?
·怎么证明各个粒子都拥有整体性质?是因为无法单独描述各个粒子的性质,所以才这样认为。
·为什么这些粒子的运行不是同步的?同步科学认为:微观同步时才拥有整体性质。阵列天线工作时是如此。从无序状态到有序状态。
·为什么同步科学与量子纠缠思维不同?微观层面究竟有几种描述方式?
〔2〕纠缠的相关性与隐变量有无关系?
阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·塞林格利用突破性的实验,证明了研究和控制处于纠缠状态的粒子的潜力。发生在纠缠对中的一个粒子上的事情会决定发生在另一个粒子上的事情,即使它们的距离远到无法彼此相互作用。获奖者们对实验工具的开发为量子技术的新时代奠定了基础。许多应用都依赖于量子力学如何允许两个或更多的粒子以共享态存在,而不管它们相距多远。这就是所谓的纠缠。当两个粒子处于纠缠的量子态时,某人对一个粒子的属性进行测量可以立即决定对另一个粒子进行同等测量的结果,而不需要通过检查另一个粒子来验证。
对纠缠的相关性有下列疑问:
·纠缠的相关性究竟是不是因为纠缠对中的粒子包含隐变量?
·纠缠的相关性的机理到底是怎么回事?
·纠缠的相关性是同步的,怎么证明?符合同步科学吗?〔从无序到有序〕
·纠缠的相关性是超距离的,怎么证明?
·纠缠的相关性是超光速的,是怎么检测?能传输信息吗?
·纠缠的相关性是否存在人工纠缠和非人工纠缠两种?两种的相关性存留时间是不同的。
业内对这些说法是有争议的!
〔3〕有没有隐变量?
20世纪60年代,物理学家约翰·贝尔提验证量子力学的“贝尔不等式”。如果贝尔不等式始终成立,那么量子力学可能被其他理论替代。
为了对贝尔不等式进行验证,美国科学家约翰·克劳泽设计了相关实验,他使用特殊的光照射钙原子,由此发射纠缠的光子,再使用滤光片来测量光子的偏振状态。经过一系列测量,克劳泽能够证明实验结果违反了贝尔不等式,且与量子力学预测相符。
这单一参数偏振能代表量子系统全部特性吗?
这个实验具有局限性,原因是实验装置在产生和捕获粒子方面效率较低、滤光片处于固定角度等。在此基础上,法国科学家阿兰·阿斯佩设计了新版本的实验,测量效果更好。阿斯佩填补了克劳泽实验的重要漏洞,并提供了一个非常明确的结果:量子力学是正确的,且没有“隐变量”。
奥地利科学家安东·蔡林格后来对贝尔不等式进行了更多的实验验证。其中一项实验使用了来自遥远星系的信号来控制滤波器,确保信号不会相互影响,进一步证实了量子力学的正确性。蔡林格和同事还利用量子纠缠展示了一种称为量子隐形传态的现象,即将量子态从一个粒子转移到另一个粒子。其团队还在量子通信等方面有诸多研究进展。
这一系列的实验能否说明量子纠缠成立?需要进一步讨论。
(https://m.thepaper.cn/baijiahao_20179003,”
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1745805515467927271&wfr=spider&for=pc)
他靠量子力学拿了诺奖,却在量子力学上挂科|直击诺奖”,2022-10-05 07:55.)
其结果明显违反贝尔不等式,从而支持了量子力学。这意味着,量子力学不能被隐变量的理论所取代。
安东·塞林格的团队利用纠缠量子态证明了量子隐形传态的现象,它可以将量子态从一个粒子移动到远距离的另一个粒子。其机理并不清楚。
(https://m.thepaper.cn/baijiahao_20175202)
诚然,量子纠缠有没有隐变量?这个问题是有争议的。而这个问题又涉及到贝尔不等式的判决。这种判别的方法是不是唯一的?其工作机理到底是什么?
〔4〕贝尔不等式.是量子纠缠的判定准则?(判定准则是唯一的吗?)
1964年,贝尔(John Bell)提出,定域实在论与量子力学是矛盾的。他发表了一个不等式,是定域隐变量理论都应该满足的不等式。后来所有这一类的不等式都叫作贝尔不等式,是关于两个子系统的测量结果的关联,每个子系统由一个局域的观察者对之进行测量。用定域隐变量理论计算各种测量结果的关联,其结果满足贝尔不等式。而在量子力学中,如果这两个子系统用某些量子纠缠态描述,那么根据量子力学计算的结果是违反贝尔不等式的。检验大自然是否满足贝尔不等式的实验叫作贝尔测试。进行贝尔测试需要使用分居两地,又处于量子纠缠态的子系统,还需要迅速高效的探测,
物理学家可以测量粒子的性质,比如它们的自旋、动量或偏振。实验表明,当粒子纠缠在一起时,在统计上,这些测量结果的相关性比在经典系统中预期的要高,这违反了贝尔不等式。在一种贝尔测试中,科学家将两个纠缠光子发送到相距较远的探测器上。光子能否到达探测器取决于它们的偏振;如果它们完全对齐,它们就会通过,否则就有可能被阻塞,这取决于对齐的角度。科学家们想看看纠缠粒子是否以相同的极化结束,其频率是否比经典统计学所能解释的要高。如果是这样,至少贝尔的假设在本质上就不可能是正确的。如果世界不服从现实主义,那么粒子的性质在测量之前就不能很好地定义。如果粒子可以瞬间相互影响,那么它们就会以某种方式以比光速还快的速度相互交流,违反局部性和爱因斯坦的狭义相对论。也就是说量子纠缠会不会超光速?对此看法不一。
另外相对论与量子力学是矛盾的,还是不矛盾?说法不一,有争议。
物理学在不断发展,而纠缠问题仍有许多未解之谜有待探索。
总之,这里就有三个问题能否判定量子纠缠的存在?
·量子纠缠会不会超光速?
·断子纠缠有没有因果关系?
·量子纠缠态,怎么回到非纠缠态?为什么不能长期保持?
·量子纠缠态用偏振的量子态概念,在具体实践中不严格。因为角度对准,在距离很远的情况下,很难做到。在角度不是很对准的情况下。同样可以收到信号,这个差异不是很灵敏。
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1711289355056855893&wfr=spider&for=pc,”神奇的物理事件:这是量子纠缠的测试”,2021-09-19 08:51,)
然而,量子力学预测某种类型的实验将违反贝尔不等式,从而导致比其他方式产生了更强的相关性。解释者用球替代粒子,球的颜色比作粒子量子态,球的颜色是隐变量,球从两边反方向抛出,观测者检试实验事先未知颜色变化,接到球可以判断另一只球的颜色。当然是用概率的方法。
这种解释量子纠缠现象不恰当,球是宏观的物品,而粒子是微观物品。这种比喻解释的方法令人生疑。
长期以来对微观与宏观的关系,有多种理论解释:同步科学、自组织理论、电小偶极子的说法,微观细胞的取向取决于极性等,至今没有共识,不能用宏观的例子来解释微观的现象,混淆了宏观与微观的关系。这个问题在科技界没有得到解决。
如今提出量子概念,机理本身即物理概念并不清楚。在这种情况下,有人试图用数学的方法来解释,怎么可能形成共识!实际上又想用计算机虚拟空间给出结果,来证实吗?
其实,约翰·克劳泽也想通过一个实验,是什么样的实验?克劳泽称自己从过去到现在都是一名现实主义者,因此有段时间,他坚信“诡异的”量子力学一定是错的,世界不可能是这样的。曾坦言:“我希望我们能推翻量子力学”。克劳泽曾经对计算机很感兴趣,做了(自称是)世界上最早的电子游戏,还在美国国家科学博览会上拿了奖。
〔5〕量子纠缠是完整理论,还只是思维、概念?(学科归属之争议)
·“无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,则称这现象为量子缠结或量子纠缠"。一种新理论问世,用"无法单独描述"来定义,确实罕见!难怪很多人不理解这种新理论。
·奇怪的是,有文章认为,对量子力学稍有了解的人都应该明白,且不说让科学家感到毛骨悚然的“双缝干涉实验”,光是量子纠缠的超距现象,无时间性,至今都是一个未解之谜。
·有人认为,科学家爱因斯坦与玻耳的争论,说明量子纠缠是神学!量子纠缠的一些现象也很神奇。这些都说明量子力学是神学吗?量子力学中处处充满着各种确定性和不确定性的混合。因工作机理不清,说法神奇,难以理解。有人却把这种情况归结为思维模式,思维模式在哲学里有,在心理学里也有,不同学科有不同的理解。
·这位作者还认为。量子纠缠是全息论。似乎整个宇宙只有量子理论才能描述。显然是没有根据的。到目前为止。整个宇宙还没有一种理论,能够解释所有现象。未解之谜永远存在。小宇宙也是如此。这是不争的事实。用全息论、终极理论、顶级理论这类词组想说明
概念或理论的完整性是徒劳的。科学是探索,不是真理。
(https://3g.163.com/v/video/VQLEI8SHN.html)
·还有人认为,量子力学正是一门关于“可能性”的科学,是帮助我们建构“多元思维模型”的科学工具。通常可能性不会是单一的。有多种可能。准确预测某一种可能。概率很小。
·也有人认为,一个又一个不可思议的量子现象将人们带入层层迷宫。量子力学的出现是科学思维遇到的最严重挑战,是人类理性遭遇的最深奥难题。量子论挑战着人类哲学思维的极限,
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1745907881281599034&wfr=spider&for=pc)
(https://3g.163.com/v/video/VDQQ6212J.html)
量子系统的一切信息全部组合起来就构成了波函数。也就是说,任何一个粒子,一个系统,都由一个“波”来描述。这个波,是一个随时间变化的、在空间中分布的一团振动。它随着时间不断变化,在空间有一个分布范围。这是一种说法。怎么证明呢?你能够测出这个分布吗?与理论计算的波函数吻合吗?
(https://zhuanlan.zhihu.com/p/28589770,量子:确定性和不确定性)
量子力学是哲学吗?还是自然科学?是物理学还是心理学?是神学还是玄学呢?不同学科思维模式、分析方法和实验验证均不相同。
潘建伟院士曾经在采访中简要的阐述过量子纠缠理论:
“他举了一个形象的例子,如果一个人同时拥有“1”和“2”两个数字,并把它们写在纸上,随机带走一个,那么无论他走到宇宙的任何角落,只要打开他带走的那个纸条,就能瞬间知道另一个纸条的数字,这就是量子纠缠。””当一个量子的状态发生变化后,另一个纠缠态的量子也会立即发生对应的变化,无论两者的距离有多远,只要在三维宇宙中(目前暂无高维宇宙观察数据),纠缠态便能发挥作用。”
他的这一说法能说成是量子理论吗?他说的例子是在宏观层面,根本不是微观层面。这也不是什么理论。好像是一种常识,因为事先已经知道答案。让人怎么理解?怎么证明呢?对比一下麦克斯韦理论,相差太大了。争议必然会产生!
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1723919971612163163&wfr=spider&for=pc,”潘建伟的科学成果为何争议不断?”2022-02-05 18:50)
〔6〕谁能够理解量子纠缠?
“现代物理学的最前沿已经不是普通人可以了解的了,就算是现在最顶尖的物理学家也不能精通物理学的全貌,而普通人能被科普的极限,也就是相对论和量子力学的一部分,更上层的物理学理论,是没法用简单浅显的语言进行科普的,这就使很多人对科学理论的认知不无整,进而发生争议。”
(http://www.fanyiba.net/article-44585-1.html,我国的量子纠缠通讯技术,为什么争议这么大?2022-9-7 11:19)
这位作者的说法,普通人理解不了,物理学家也不能完全理解。就是科学家霍金也没法理解。这与麦克斯韦理论问世的时候有些相似。后来赫兹是通过实验证实麦克斯韦理论。也就是说,如果量子纠缠是理论的话,应该有一套完整的理论表述,现在没有,现在的实验也证实不了,这是不争的事实!
笔者思考,量子纠缠是科学技术发展的产物,还是人为地提出的一种新看法。显然这两者是不同的。其结果肯定不一样。一种是有因果关系。另一种不是因果关系。详见科学家霍金的《时间简史》一书。
〔7〕量子纠缠是不是因果关系?试验能不能证明?量子纠缠不需要时间,或者说,两端同时发生,说不清原因,因此认为没有原因,对吗?如果这种说法成立,其机理是什么?为什么没有实验证明呢?为什么人的肉眼看不见过程?这色空是非到底有没有?
〔8〕量子纠缠能不能发生在任意物质之间?因为量子纠缠可以解释一切现象。如此下去对吗?由于量子纠缠概念的提出,人与人之间的心灵感应,也用量子纠缠进行解释。他们之间是怎么关联的呢?只有解释者自己知道。想用量子纠缠解决宇宙中的一切问题。显然是不可能的。心灵感应是基因的关联性吗?怎么证明?基因是量子态吗?
〔9〕量子力学表明,在微观世界中,粒子可以同时具有粒子性和波动性。这波是量子波吗?这量子波又该怎么定义?量子通讯是收发量子波吗?如果不是量子波,那又是什么型式呢?为什么又以原来的通信为基础作"补充"?
〔10〕一切都是量子,量子是粒子,还是量子态?两粒子与多粒子纠缠的量子态是相同还是不同?根据何在?
多粒子纠缠的粒子数有上限吗?构成量子系统。至少应该有多少个粒子?
〔11〕量子纠缠能不能超过光速?量子纠缠不需要时间,或者说,两端同时发生。因此是超光速。这样理解对吗?可是有人认为这种说法违反相对论。不可能超过光速。那么记录的粒子运动轨迹的设备,不会超过光速运行,又怎么实现的呢?令人费解。
多粒子纠缠与两粒子纠缠的异同
2020-12-24,量子认知刊文:多方纠缠——多粒子系统纠缠:一切都连接在一起。在量子系统中,会发生我们在宏观的日常世界中,从未观察到的现象,这些现象之一是量子纠缠,其中两个或多个量子系统,以影响系统测量的方式,共享某些属性,如两个电子可以纠缠在一起,即使被分开很远。
这里想用宏观现象来解释微观现象。显然是没有道理的。因为宏观与微观的关系没有搞清楚。怎么可能混为一谈呢?
纠缠不一定必须在两个量子系统之间,多粒子系统也可以纠缠在一起:如果对于其中的一个观察到某种特性,则对于所有其他系统都将观察到相应的特性。这种多方向纠缠的状态被称为格林伯格-霍恩-齐林格态。
在量子信息论领域,格林伯格-霍恩-齐林格态,简称:GHZ态,至少涉及三个子系统(粒子态或量子位)纠缠态的量子态。 丹尼尔·格林伯格,迈克尔·霍恩和安东·齐林格于1989年首次对其进行了研究,已经观察到这种状态的极端非经典性质。使用量子逻辑门生成的三量子位GHZ态。这种解释实际上限于计算机领域。没有普遍性。通常,对多粒子系统纠缠了解的还很少,物理学家对其工作原理没有太多系统的了解。
假设一个零自旋中性π介子衰变成一个电子与一个正电子。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动。电子移动到A区,在那里观察者“爱丽丝”会观测电子沿着某特定轴向的自旋;正电子移动到B区,在那里的观察者“鲍勃”也会观测正电子沿着同一轴向的自旋。在测量之前,这两个纠缠粒子共同形成了零自旋的“纠缠态”,是两个直积态的叠加。
(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1686917041727797625&wfr=spider&for=pc)
人工产生纠缠光子的一个常见方法是将一束光照在一个特殊的 "非线性晶体 "上。这些晶体分别可以将一个光子分成两个能量较低、波长较长的纠缠光子。产生纠缠光子的传统技术并不灵活 -- 它们只在通常非常狭窄的特定波长范围内产生光子对。这种狭窄的带宽会限制通信速率。产生纠缠光子的标准方法最终决定了纠缠光子的多属性,例如它们的波长和偏振。现在,科学家们发现产生纠缠光子只需要大约半毫米厚的器件就足够了,而不是像从前在实验室里装满晶体、透镜、镜子、过滤器和其他设备。这种器件就是超构表面,即覆盖有微观支柱群的表面。
(https://zhuanlan.zhihu.com/p/573803526)
如上所述:光子是可人工分割的,是从能級上分。因此光量子的定义与前面所说定义不一致。纠缠光子可人为操控。人为操控纠缠,其相关性有不同,而且是变化了。信息的传递能不能保证不丢失?
对多粒子纠缠与两粒子纠缠态的概念说法不同,很难理解这之间区别。这局域性和方向性是不同的。引入了人为操控。加上工作原理就不怎么了解,人们对粒子间“纠缠态”也就不好理解。那么怎么确认这个问题呢?于是就有研究者,采用了一种称为“张量网络”的数学技术来解释。研究人员认为,该网络的几何特性提供了有关所研究状态的纠缠特性的大量有用信息。本来是物理概念却用数学来虚拟描述。这样做又怎么证明该解释是对的呢?
如今有一种观点认为量子网络是最安全的。这种说法能否成立?这个世界有什么人工技术,不能被人类破解?
量子纠缠的度量
量子纠缠与量子系统失序现象、量子信息丧失程度密切相关。量子纠缠越大,则子系统越失序,量子信息丧失越多;反之,量子纠缠越小,子系统越有序,量子信息丧失越少。因此,冯诺伊曼熵可以用来定量地描述量子纠缠,另外,还有其它种度量也可以定量地描述量子纠缠。对于两体复合系统,这些纠缠度量较常遵守的几个规则为 [3] :
·纠缠度量必须映射从密度算符至正实数。
·假若整个复合系统不处于纠缠态,则纠缠度量必须为零。
·对于纯态复合系统,纠缠度量必需约化为冯诺伊曼熵。
·对于命定性的定域运算与经典通讯(local operation and classical communication)变换,纠缠度量不会增加。
对于两体纯态,只有冯诺伊曼熵能够量度量子纠缠,因为只有它能够满足某些量度量子纠缠必须遵守的判据。对于混合态,使用冯诺伊曼熵并不是能够量度量子纠缠的独有方法。
如何评价量子力学?
有网文:”经典物理学的终结,量子力学的开端”。
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作者认为,牛顿是经典物理学之父。19世纪末,麦克斯韦电动力学的方程和实验的完美吻合。光是电磁波!物理学家对世界有掌控感、确定性、可预测性、决定论、统治感。他们认为,世间各种自然现象,都可以用理论解释了。
如何改变固有的思维模式,实现认知升级,就必须先打破这种“经典物理学”似的思维模式,这就是量子世界观。这种说法确切吗?物理学家感到困惑的应该是什么?是微观物理。因为西方国家。主要研究对象和研究方法,是微细化。特别是生命科学。
1900年元旦,热力学之父开尔文男爵威廉·汤姆森在演讲中说:“在已经基本建成的物理学大厦中,后辈物理学家只要做一些零散的修补工作,......但是,在物理学晴朗的天空的远处,有两朵令人不安的乌云。”这是爱因斯坦狭义相对论和黑体辐射。导致量子力学的出现。物理学家在计算黑体发光曲线时,发现没有一个理论可以解释这一现象,特别是在高频率的时候,也就是紫外线以外的区域。人们把这个理论难题称为“紫外灾变”。认为
这是经典物理学的终结,也是量子力学的开端。这种说法能得到学术界的公认吗?
什么是经典物理学?它是以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理体系。
笔者认为,说经典物理学终结不能成立。在科技领域,光到底是什么?是粒子还是波?已经争论了200多年。至今仍然没有终结。用紫外线灾难的说法,想证明经典物理学的终结。为时过早。
科学家霍金的《时间简史》一书,认为量子理论和相对论能否统一?是未来的探索方向。并不意味着经典物理学终结。数字技术的广泛应用和人工智能研究,在一定程度上,把物理学推向了边缘化。无论是论文、研究课题,不需要物理实验证实。用模拟的方法去证明。这绝不是量子力学的出现,把经典物理学推向了终结。量子力学,没有那么大的力量。
当前人工智能技术不能落地的状况,以及人工智能想让机器人具有感知和认知。想超过人。这种研究方向必然会碰壁。现在人工智能的一些企业,大事减员。这就不奇怪了。有名家认为人工智能会毁灭人类。这种说法根本不成立。有人甚至提出把虚拟空间和真实空间打通。这只能是一厢情愿。很大程度上阻碍了物理学的发展。
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GMT+8, 2024-11-24 10:40
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