当前位置：新闻详细
我们经常在新闻中看到量子计算机、量子密码学和“量子……”等概念。与量子有关的文章会不可防止地提到纠缠，正是纠缠这一量子物理学性质，使得一切这些神奇的安装成为可能。
爱因斯坦称纠缠为“幽魂般的超距作用”，这个名字不断传播至今，并越来越受欢送。了解和应用纠缠除了能有助于建造更好的量子计算机，它在其他方面也很有用。例如，我们能够用它来更准确地丈量引力波，以及更好天文解特殊资料的性质。它在其他中央也有奇妙的表现：我不断在研讨互相碰撞的原子是如何纠缠在一同的，以了解这如何影响原子钟的精度。
但什么是纠缠？有什么办法能够了解这种“幽魂”般的现象吗？我将试图经过分离物理学中的两个概念——守恒定律和量子叠加——来解释它。
守恒定律
守恒律是物理学中一些最深入、最普遍的概念。能量守恒定律指出，孤立系统的总能量坚持不变（虽然这些能量能够从电能转化为机械能，再转化为热能，等等）。这条定律是蒸汽机、电动车等一切机器运转的根底。守恒定律就像是会计报表：你能够与四周环境交流局部能量，但能量的总量必需坚持不变。
当两个体重不同的滑冰者互相推离时，较轻的一方比拟重的一方远离的速度更快，这背后的缘由能够用动量守恒（动量 = 质量 × 速度）来解释。动量守恒定律也解释了那句著名的话：“每一个作用都有一个大小相等、方向相反的反作用。”让我们再回到滑冰者的例子，角动量守恒能够解释，为什么一个旋转的把戏滑冰运发动能够经过把手臂靠近身体来加速旋转。
我们曾经经过实考证实，这些守恒定律适用于宇宙中极为广泛的尺度范围，从悠远星系中的黑洞不断到最微小的自旋电子。
量子叠加
想象你在森林里停止一次高兴的徒步游览。你来到一个岔路口，却发现本人在挣扎着决议到底是向左走还是向右走。左边的那条路看起来黑暗而阴沉，但听说这条路会通往美丽的景色；右边的那条路看起来阳光明丽却很峻峭。终于，你决议向右走，但心里却对那条没有走过的路充溢盼望。但是在量子世界中，你能够同时选择这两条路。
关于量子力学描绘的系统（也就是那些与热量和外部扰动充沛隔离的物体），物理学定律来得愈加有趣。就像陀螺一样，电子能够处于顺时针旋转的状态，或逆时针旋转的状态。但与陀螺不同的是，电子还能够处于“顺时针+逆时针”的旋转状态。
量子系统的状态能够相加，也能够相减。从数学上看，量子态的分离规律能够用向量相加减的规则来描绘。我们用叠加来表示量子态的分离。在双缝实验、波粒二象性等等你可能听说过的奇异量子效应背后的原理，正是量子叠加。
假定你决议迫使一个处于 {顺时针旋转}+{逆时针旋转} 的叠加态的电子产生一个肯定的状态。那么电子最终会随机地处于要么{顺时针旋转} 状态，要么{逆时针旋转} 状态。我们很容易计算出一种结果相对另一种结果的概率。假如你的世界观请求宇宙以完整可预测的方式运转，那么这个过程的内在随机性可能会让你搅扰，但这就是经过实验检测的理想。
守恒定律与量子力学
如今让我们把这两个概念分离起来，将能量守恒定律应用到一对量子粒子上。
想象一对量子粒子（比方原子）最开端有100个单位的能量。你和你的朋友把这对粒子分开，各拿一个。你发现你的原子有40个单位的能量，依据能量守恒定律，你推导出你朋友所持的原子一定有60个单位的能量。一旦你晓得了本人的原子的能量，也就马上晓得了你朋友的原子的能量。即便你的朋友从未向你透露过任何信息，你也会晓得这一点。即便你的朋友处于银河系的另一边，当你丈量本人的原子的能量时，你还是会晓得这一点。一旦你认识到这只是相关性，而不是因果关系，就会晓得这基本一点都不“幽魂”。
但一对原子的量子态可能更有趣。在恪守能量守恒定律的前提下，这对原子的能量能够依照许多可能的方式停止分配，它们的分离态能够处于叠加态，例如：
{你的原子：60个单位；朋友的原子：40个单位} +
{你的原子：70个单位；朋友的原子：30个单位}。
这是两个原子的纠缠态。无论是你的还是你朋友的原子，在这个叠加态中都没有肯定的能量。但是，由于能量守恒，这两个原子的性质是互相关联的：它们的能量加起来总是100个单位。
例如，假如你丈量本人的原子，发现它处于能量为70个单位的状态，那么你能够肯定你朋友的原子有30个单位的能量。即便你的朋友从未向你透露过任何信息，你也会晓得这一点。多亏了能量守恒，让你和你的朋友即便相距一个银河系的间隔，也能彼此晓得这一点。
基本不存在什么幽魂。
友情链接