简单说一下“悬乎其神”的“量子纠缠态”到底是什么?

简单说一下什么是量子纠缠态?


也不知为何突然就因为个诺贝尔物理学奖,量子纠缠态就一下子火了,大量的科普视频开始多了起来。要知道量子力学存在了很久了,咱们国家的量子领域发展水平也是世界领先的——2020年,我国量子计算机“九章”问世,200秒就能解决过去6亿年的计算,世界第一,其最厉害之处就是构建了76个光量子的“量子纠缠”。其实,量子纠缠这回事我还是更倾向于一些网友理解的——和中国的“阴阳”很类似。量子纠缠态按照中国的“阴阳纠缠”就容易理解了。

对了,最出名的“薛定谔的猫”实际上就是在说明“盒子里的猫处于既死又生的叠加态”——不是两个状态,而是一个状态——死和生纠缠在一起,这个叠加态只有“打开盒子”(波函数坍缩)——破坏了量子纠缠态,才会出现一个我们可以观测到的确定的“某一个结果”。


其实,一句话就可以理解量子纠缠态——不要把你看到的那些物体或者粒子看成是单独的个体,而是看成一个整体。什么意思?比如发生量子纠缠的人们观察到的两个粒子,不管距离有多远,不管各自都在什么位置和空间里,一个变动,另一个也同步发生变动。当然,这些都是不专业的术语,只是帮助大家通俗地大概理解什么意思。如果把这两个处于量子纠缠态中的“两个物体”看成是一个整体,只是因为处于“量子纠缠态”状态中,所以出现了“分身”——一个变动,引起另一个变动或者其他几个变动,量子纠缠态实际上不仅仅局限在两个“像或者分身上”,多个“像或者分身”也是可以的。


所以说如果一旦处于量子纠缠态,那么其中的物体也好,粒子也罢,不能单独看成是一个个体,而是只能理解为一个整体——就相当于孙猴子的猴毛变的分身一般,孙猴子一个人动,全部都会同步动。当然,这个例子不那么恰当,因为我们在举孙猴子的时候,实际上孙猴子已经是被看成是中心的一个“个体”,如果孙猴子的毫毛发生纠缠态时,连孙猴子本身也是一个“分身”,所有的分身都处于同步变动,才更恰当一些。这也可以解释为什么孙猴子的确可以理论上“一个筋头云,十万八千里”,因为它的分身可以出现在任何地方,而且不需要时间,当然前提是处于“量子纠缠态”。

这实际给我们提供了很大的想象和开发空间。就像是量子通信,不管距离多远,中间有什么障碍等等,这段的信息一旦发出,另一端瞬间接收或者发生同步的变动(你动,我也动,同步动),信息实际上就已经传达过去了——这是超光速的,根本不需要时间。根据最新的一些实验成果,量子纠缠态发生时的“速度”比光速可以快至少10000倍,当然这应该只是阶段性的成果。不是全貌。但是量子纠缠态发生时的作用速度肯定是比光快,这也是经典力学里不可能存在的,连爱因斯坦也解释不了的。


量子纠缠态已经被证明可以发生在宏观世界里,美国国家标准技术研究所(NIST)的什洛米·科特勒(Shlomi Kotler)团队用微波脉冲让两张小的铝片膜进入量子纠缠状态,而且持续了每张铝片膜长20微米,宽14微米,厚度为100纳米。其质量为70皮克,相当于大约1万亿个原子的质量。以量子的标准而言,它们已经达到了相当大的尺度。就连宇宙的起源也可以套用“量子力学理论”——宇宙诞生之前,处于量子纠缠态,直到“波函数坍缩”——“打开盒子观察猫的死活”的时刻发生,于是时间开始出现,宇宙开始膨胀,但是我们的宇宙也许只是无数个平行宇宙中的“一个而已”。


量子理论的神奇之处会因为人们的发现而越来越多,我们也会更加清晰地知道,原来我们生活的这个世界里存在太多的不确定性。


于是,问题来了,这个世界到底有多少个真相呢?

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页面更新:2024-04-14

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