量子纠缠

看似荒谬的超距感应史上最不合常理的量子力学预测史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间具有在非古典的强关联，例如，两个量子位元可构成纠缠态（│00＞＋│11＞），其特性是它不能被分解为两个单独量子位元态的乘积:│00＞＋│11＞=（│0＞＋│1＞）X（│0＞＋│1＞）因此，纠缠态内量子位元间具有很强的相干性或关联性，其中一个量子位元状态被改变或测量时，也决定了纠缠态内所有其它位元状态的相应变化。纠缠不清的粒子如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态神奇的量子纠缠量子纠缠的神奇之处就在于，当你对其中一个粒子测量时，也会影响到另一个粒子的状态，即使二者之间没有作用力、滑轮或电话线之类的东西相连，也没有任何方法可以彼此沟通如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。电子的自旋假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转电子的自旋总是游移不定的，直到你观测它的那一刻才能决定。当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。爱因斯坦的解释“上帝不掷骰子”，这是爱因斯坦的名言，也是他一直质疑量子力学之根基——“不确定性原理”的原因所在，爱因斯坦厌恶这种“不确定性”。他认为肯定还有更好的解释，甚至是更完美、更完备的理论来解释这一切。按照爱因斯坦的理论，刨除“不确定性原理”的量子纠缠现象该这么解释：如同两个黑箱子里面各放一只手套一样，在不打开其中的一个箱子前，不确定里面是哪一只，一旦打开一个箱子，在看到这只手套的同时，可立即确定另外一个箱子里的手套是哪只。即使这两个箱子在银河系的两端。虽然爱因斯坦的解释更易被大众接受，也更易理解，但很遗憾，他是错的实验证明，处于纠缠态的两个粒子在被测量前，其状态确实是不确定性的，这种不确定性与“黑箱手套”的解释有着根本的区别。黑箱手套与常识格格不入的现象据“不确定性原理”，在观测处于纠缠态的一个粒子之前，你根本无法预测这粒子是什么状态，是粒子，是波，即是粒子又是波？亦或什么都不是。只有在观测的一霎那，它“变成”了你可以测量的粒子。这个解释当然让人难以信服，按照这个解释，当你不去看月亮时，月亮也会“发散”开来，变成一团非粒子亦非波的东西。甚至当你闭眼时，整个世界都会不存在？我国明代的思想家王阳明有句名言：“你未看此花时，此花与汝同寂，你来看此花时，此花颜色一时明白起来。”这句话长期被当成唯心主义言论而被批判，现在看来，这简直就是量子力学解释的翻版。量子力学与经典力学的不同其实量子力学的解释是基于普朗克尺度或亚原子尺度（极微观尺度）的，生活中的现象完全可以利用经典力学来解释。比如按照量子力学的原理，如果一个人不停地去撞墙，那么他确实有一定的几率“穿墙而过”，但这几率太小太小，他试到宇宙毁灭的那一刻可能都不会发生。“违背”了相对论的事实量子纠缠的作用速度比光速还快。最近完成的一项实验显示，量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍。这还只是速度下限。根据量子理论，测量的效应具有瞬时性质。量子的超距作用是确实有的，也是存在的。但是目前并不能用它实现任何超光速通信。也就是量子超距作用下的量子对无法携带任何信息。量子纠缠的应用——量子通信依据建立在“不确定性原理”基础上的“量子纠缠”，科学家们提出了“量子通信”的设想，按照不确定性的原理，这种传输信息的方式从根本上杜绝了被破译的可能，即使信息被截取，其“不确定性”使得破译者根本无从下手。1993年，美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信（QuantumTeleportation）的概念。量子通信是由量子态携带信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信概念的提出，使爱因斯坦的“幽灵（Spooky）”——量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。量子通信在贝内特提出量子通信概念以后，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案。即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子通信中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人，与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队，于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。在高损耗的地面成功传输100公里，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上，基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。以量子通讯卫星核心技术的突破，也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。瞬间移动红警-超时空传送仪七龙珠-瞬间移动星际迷航-瞬间传送奥特曼-瞬间移动瞬间移动技术根据量子力学，让你成为你的不是物理粒子，而是这些物理粒子中所包含的信息，而构成你身体的几百万兆个粒子中的信息都可以被传送目前可利用量子纠缠来传送单一微小的粒子，如光的粒子，即光子“这就像是取出了原本光子的信息，然后在远方重建它。”——蔡林格瞬间传送引发的哲学问题象一下遥远未来的某一天，在上海，你走进一个透明的圆筒状扫描舱中，装置便开始击碎你的身体，将其分解成为基本粒子，并扫描每一个粒子；与此同时，位于巴黎的一个扫描舱也对其中的粒子进行扫描，列出上海与巴黎两组粒子的量子状态对照表，接着加入了纠缠效应。随后，操作员将量子状态对照表传送到巴黎，在那边用这张表来重建你身体粒子的确切量子状态。由于鬼魅般的超距作用，另一个你就在巴黎成形了。这并非是你身体的粒子从上海移动到了巴黎，而是量子纠缠允许你的量子状态可以在上海被撷取，于是你的复制品到了巴黎。在巴黎成形的那位的确是你，因为在上海测量所有粒子的状态时，就已经摧毁了原来的你总结量子纠缠，这一奇怪而“反常”的物理现象。曾让爱因斯坦困惑不已，更让量子力学的奠基人们如坐针毡，物理学家至今仍然对其作用原理痴迷不已。不过更令人难以置信的是，在彻底弄清楚这个物理现象之前，我们就已经开始学着怎么运用它了，而且取得里不错的成果。这就像人们在弄明白电磁感应现象之前就开始制造发电机一样，不仅有悖常理，而且是本末倒置。也许，正是这种“反常”的理论才会用如此反常的研究顺序吧