Schrodinger首先提出了“糾纏態(tài)”一詞,它是指多粒子體系或多自由度體系的一種不能表示為直積形式的疊加態(tài)。
2018年2月,利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài),榮獲科技部2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。
狀態(tài)概述
Entangled State 糾纏狀態(tài)
Entanglement: A state of a composite system that may not be
written as a product of the states of its component systems.
復(fù)合系統(tǒng)中不能被寫作它的分系統(tǒng)狀態(tài)的張量積的狀態(tài)稱為糾纏狀態(tài)。
例如:兩個粒子的狀態(tài)為,那么這個狀態(tài)可以表示為,其中兩個粒子的狀態(tài)并沒有聯(lián)系,在測量到第一個粒子的狀態(tài)為|0>前后,對第二個粒子的測量都是兩種狀態(tài)各有1/2的可能,合適的變換也總能將它變成相應(yīng)的狀態(tài)。但是如果改為,那么就會出現(xiàn)一些“奇怪”的現(xiàn)象,例如對其中任何一個粒子進(jìn)行的變換不能改變測量結(jié)果為0或1的概率,而如果先測出一個則另一個的狀態(tài)也“確定”了等。這樣的狀態(tài)稱為糾纏態(tài)。
量子信息學(xué)告訴人們:為了進(jìn)行遠(yuǎn)距離的量子密碼通信或量子態(tài)隱形傳輸,人們需要事先讓距離遙遠(yuǎn)的兩地共同擁有最大的“量子糾纏態(tài)”。所謂“量子糾纏”是指不論兩個粒子間距離多遠(yuǎn),一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現(xiàn)象,即兩個粒子之間不論相距多遠(yuǎn),從根本上講它們還是相互聯(lián)系的。例如,一個無自旋的粒子分裂成兩個粒子,它們的自旋一定相反。但在觀測到它們的自旋前,它們是隨機(jī)的,對一個粒子的觀測會瞬時(shí)影響到另一個粒子。科學(xué)家們認(rèn)為,這是一種“神奇的力量”,阿爾伯特·愛因斯坦都無法解釋,將其戲稱為“遙遠(yuǎn)的鬼魅行為”。可成為具有超級計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)和“萬無一失”的量子保密系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
但由于在量子通信通道中存在種種不可避免的環(huán)境噪聲,“量子糾纏態(tài)”的品質(zhì)會隨著傳送距離的增加而逐漸降低,也就是說,兩個粒子之間的糾纏會因傳播距離的增大而不斷退化,其糾纏數(shù)量也會隨之越來越少。這是導(dǎo)致量子通信手段目前只能停留在短距離應(yīng)用上的根本原因。
不同的量子物理學(xué)理論對此有不同的解釋。
1.兩個粒子,只要未被觀測到它們的分離,就是不實(shí)在的,只能是一個粒子。
2.有兩個宇宙版本,每一個對應(yīng)自旋態(tài)的一種可能。
3.有許多歷史,被隨機(jī)選擇了一個。
4.兩個粒子間有超光速的信號。
……
理論提出
糾纏態(tài)最早是由埃爾溫·薛定諤和阿爾伯特·愛因斯坦提出來的,兩個人雖然都被當(dāng)成量子力學(xué)(QM)的奠基人,但是兩位大師都反對 QM 所包含的正統(tǒng)思想,糾纏態(tài)就是他們?yōu)榱伺?QM 所蘊(yùn)含的哲學(xué)思想而提出的。
愛因斯坦提到的EPR態(tài),兩個粒子A,B可形成這種態(tài):代表不同的自旋態(tài),上述態(tài)的意思是如果A粒子處于態(tài),則B粒子必也處于態(tài)。注意,一旦這種狀態(tài)形成后,理論上可以將A,B拉開至無窮遠(yuǎn)距離,但是這種關(guān)聯(lián)仍然存在,即可以從對A測量所得到的狀態(tài)推出B此時(shí)的狀態(tài),阿爾伯特·愛因斯坦把這種關(guān)聯(lián)稱為“幽靈般的超距作用”。
電子糾纏態(tài)
兩個伽馬光子對撞,有一定的幾率產(chǎn)生一對正反電子對,這兩個正負(fù)電子就處于糾纏態(tài)。
研究榮譽(yù)
2018年2月,利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài),榮獲科技部2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。
參考資料 >
瑞士實(shí)驗(yàn)顯示量子信息傳輸速度遠(yuǎn)超光速.tech.sina.com.cn.2019-07-10
2017年度中國科學(xué)十大進(jìn)展.騰訊.2018-02-28