“萬事不決量子力學(xué)”,這句話你肯定聽過。有時,網(wǎng)友們會用這句話調(diào)侃那些難以自圓其說的科幻電影,有時,筆者會用這句話當(dāng)成無法理解量子世界的借口。
(相關(guān)資料圖)
量子力學(xué)神奇又神秘,充滿了現(xiàn)代科學(xué)難以解釋的奇妙現(xiàn)象,今天就讓我們來欣賞一場量子力學(xué)里的華麗表演—— 量子糾纏 。
想象在宇宙中存在兩個基礎(chǔ)粒子,你 無法單獨描述其中一個粒子的性質(zhì) ,如果研究一個就必須研究另一個。
無論這兩個粒子相隔多遠(yuǎn),就算二者中間的距離需要用光年作單位,它們 所擁有的特性都已經(jīng)綜合成為了整體的性質(zhì) , 只要其中一個被改變,那么另一個也將被改變 。觀測者看到其中一個粒子是什么狀態(tài),那么另一個粒子的狀態(tài)就也被觀測到了。
這簡直就是將我們的三觀完全推翻了,就連陽光從太陽上傳到地球,也需要花8分鐘左右, 兩個粒子竟然能在一瞬間就完成傳遞,并且還完成了改變的復(fù)刻 。
物理學(xué)家發(fā)現(xiàn), 量子糾纏是一種只會發(fā)生在量子系統(tǒng)中的現(xiàn)象,在經(jīng)典力學(xué)里,根本找不到類似的現(xiàn)象 。量子糾纏就像高于人類這個維度的科幻作品,物理學(xué)家 根本無法完全解釋 它是如何發(fā)生的。
物理學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)量子糾纏的?
1935年,愛因斯坦和羅森博士、波多爾斯基研究員合作完成了一篇名為《物理實在的量子力學(xué)描述能否被認(rèn)為是完備的?》的論文。
但是,這篇論文引起了另一位物理學(xué)家的注意,他就是著名的 薛定諤 。
薛定諤在讀完這篇論文后深受啟發(fā),馬上就把自己的想法寫成一封信,寄給了愛因斯坦。在信中,薛定諤第一次使用了 “糾纏(Verschr?nkung)” 這個詞來形容 兩個暫時耦合的粒子,不再耦合之后彼此仍然維持著關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象 。
被啟發(fā)的薛定諤忙不迭地展開了研究,隨后便發(fā)表了一篇論文,詳細(xì)定義了“量子糾纏”這個重要的概念。薛定諤闡述道, 量子糾纏是量子力學(xué)的性質(zhì),它的存在將完全切割量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué) 。
雖然薛定諤定義了量子糾纏的重要性,但是它 似乎違反了相對論中對于信息傳遞所設(shè)定的速度上限——光速 ,愛因斯坦更是將量子糾纏稱為 “鬼魅般的超距作用” 。
兩個粒子之間是如何在一瞬間完成傳遞的呢?越來越多的物理學(xué)家開始著手研究這個問題,在大量的實驗中, 大部分實驗都存在漏洞 ,有時實驗只能做出一個正確的結(jié)果,而無法驗證另一個預(yù)測。
這就有些像早期科學(xué)家們對光的認(rèn)識,單純用 粒子和波 都無法完美解釋光的特性,但是現(xiàn)在我們知道, 光同時具備這兩者的特性 。
不過,大量的研究使得 應(yīng)用這些超強關(guān)聯(lián)來傳遞信息存在可能 ,從而促成了 量子密碼學(xué) 的發(fā)展。
研究現(xiàn)狀
2017年6月16日, 量子科學(xué)實驗衛(wèi)星墨子號 做了一個成功的實驗,研究人員將兩個量子糾纏的光子分隔 1200公里 的距離再進(jìn)行觀測,研究人員發(fā)現(xiàn), 即使相隔萬里,但二者仍然保持量子糾纏的狀態(tài) 。
研究人員發(fā)現(xiàn), 兩個粒子間傳遞的不是信息,而是發(fā)送 量子密鑰 。有人是這樣描述的:假設(shè)密鑰是128位,那么就會生成128對量子,其中一半發(fā)送給接收方,這就是 量子通信 。
這表明, 相對論對于信息傳遞的速度認(rèn)知仍然是正確的 ,而粒子能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象,是因為
如果能實現(xiàn)量子通信,那么人類的科技傳播將得到質(zhì)的飛躍,價值極大。好消息是,今年8月22日,加拿大渥太華大學(xué)與意大利羅馬第一大學(xué)的科學(xué)家展示了一種新技術(shù), 可實時可視化兩個糾纏光子的波函數(shù) 。
這一成果有望加速量子技術(shù)的進(jìn)步,改進(jìn)量子態(tài)表征、量子通信并開發(fā)新的量子成像技術(shù),未來,人類將逐漸掌握量子力學(xué)的秘密,并加以利用。
網(wǎng)站運營:股票前線 股票前線版權(quán)所有©1997-2020 未經(jīng)書面授權(quán)禁止復(fù)制或建立鏡像 聯(lián)系郵箱:506 620 577@qq.com |