巧用量子纠缠与信息，远程传输

发布时间：2023-07-08 10:31:57 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　在物理学中，量子纠缠被看作是类似于能源的一种可再生资源，它存在于相隔很远的两个或多个量子系统中互相依赖的非常联系里。

　　球缠可以被测量、转化和纯化。一对处于纠缠状态

　　在物理学中，量子纠缠被看作是类似于能源的一种可再生资源，它存在于相隔很远的两个或多个量子系统中互相依赖的非常联系里。

　　球缠可以被测量、转化和纯化。一对处于纠缠状态的量子系统可以被用作量子信息通道，以完成经典系统不可能完成的计算和密码任务。对量子系统的信息处理能力的一般研究是量子信息论的主题。

　　1935年，薛定谔发表了两篇文章，其中讨论并扩展了爱因斯坦、波多尔斯基和罗森的一个论点。

　　爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）论证在许多方面是爱因斯坦对量子力学的正统哥本哈根解释的批判的顶点，旨在表明该理论是不完整的。

　　在经典力学中，系统的状态本质上是系统属性的清单，它是一组参数的规范，从这些参数中可以重建属性清单，组成系统的所有粒子的位置和动量。

　　该理论的动力学规定了属性如何在状态的演化规律方面发生变化。

　　在给马克斯-博恩的信中，沃尔夫冈-保利把这种描述物理系统的模式描述为"脱离观察者 "的理想化。

　　在哥本哈根解释中，这样的描述对于量子系统是不可能的。系统的量子状态应该被理解为观察者对系统所做的事情和所观察到的事情的目录，量子状态的重要性在于可以推断出对系统的未来可能观察的结果的概率。

　　爱因斯坦拒绝了这种观点，并提出了一系列论据，以表明量子状态只是对量子系统的不完整描述。缺少的参数有时被称为"隐藏变量"。

　　不应该认为爱因斯坦的完整理论的概念包括要求理论应该是决定性的。相反，他要求由分离的组成系统组成的复合系统具有某些可分离性和局部性的条件，每个组成系统都应该有自己的特性，并且不可能通过作用于局部系统而瞬间改变远方系统的特性。

　　在后来的分析中，特别是在贝尔关于量子关联的非局域性的论证中，这些条件，适当地表述为概率约束，等同于要求分离的系统之间的统计关联，应该可以还原为赖兴巴赫意义上的共同原因的概率分布。

　　在最初的EPR文章中，两个粒子是在复合系统的某种'纯'量子状态下从一个源头准备的。这种状态不能表示为其他纯量子状态的混合物或概率分布，也不能分别还原为每个粒子的纯量子状态。

　　在粒子分开后，两个粒子的位置和它们的动量之间存在着 "匹配 "的相关性：对某个特定粒子的物体运动的位置或动量的特定的测量将至少部分地允许用户有把握地预测对另一个特定的粒子的位置测量或动态运动的动量测量的结果。

　　这些测量是相互排斥的，要么可以进行位置测量，要么可以进行动量测量，但不能同时进行。比如说，在建立了位置的相关性之后，随后的动量测量将不再产生两个粒子的动量的任何相关性。

　　这就好像位置测量扰乱了动量值之间的相关性，反之亦然。除了这一特殊性，即对于同一对量子粒子来说，可以观察到任何一种相关，但不能同时观察到两种相关，量子粒子的位置和动量相关完全像两个台球碰撞后的经典相关。

　　经典的相关性可以用一个共同的原因，或相关的'现实元素'来解释。EPR的论点是，量子力学是不完整的，因为这些共同的原因或现实的元素没有包括在量子状态描述中。

　　系统1就像考试中的考生一样，不可能知道我先问哪一个问题，所以我们的考生无论如何都会对他被问到的第一个问题给出正确答案。

　　他一定知道这两个答案；这是一个令人惊讶的知实；完全不考虑这样一个事实，即在给出第一个答案之后，我们的学者总是如此不安或疲惫，以至于所有接下来的答案都是'错误的'。

　　薛定谔所表明的是，如果两个粒子准备在一个EPR量子态中，其中两个'典型共轭'动态量存在匹配的相关性，那么这两个粒子有无限多的动态量存在类似的匹配相关性：第一个粒子的典型共轭对的每个函数与第二个粒子的典型共轭对的相同函数匹配。

　　所以1号系统 "不仅知道这两个答案，还知道大量的其他答案，而且没有任何技术上的帮助，至少没有我们知道的帮助。

　　薛定谔创造了 "纠缠 "一词来描述量子系统之间的这种特殊联系，当两个系统，我们通过它们各自的代表知道它们的状态，由于它们之间已知的力而进入暂时的物理相互作用。

　　当经过一段时间的相互影响后，这两个系统又分开了，那么它们就不能再像以前那样被描述，即通过赋予它们各自的代表。

　　我不会把这称为一个，而是量子力学的特征，一个强制它完全背离经典思想路线的特征。通过相互作用，这两个代表[量子态]已经纠缠在一起了。

　　另一种表达这种特殊情况的方式是：对一个整体的最佳可能的知识不一定包括对其所有部分的最佳可能的知识，即使它们可能是完全独立的，因此实际上能够被 "最佳可能的认识"，即拥有，它们中的每一个，自己的代表。

　　知识的缺乏决不是由于对互动的认识不足，至少不是以它可能被更完整地认识的方式，而是由于互动本身。

　　人们注意到一个明显但非常令人不安的事实，即即使我们把分离测量限制在一个系统上，为另一个系统得到的代表也决不是独立于我们为此目的而选择的特定观察，顺便说一下，这些观察是完全任意的。

　　令人感到不安的是，尽管实验者无法接触到一个系统，但该理论应该允许该系统在实验者的摆布下被引导或引向一种或另一种类型的状态。

　　一个实验者通过对纠缠对中的一个成员进行适当的操作选择，可能使用额外的 "中介 "或帮助粒子，可以 "引导 "第二个系统进入一个选定的量子态混合物，其概率分布取决于纠缠状态。

　　第二系统不能被引导到一个特定的量子状态，而对于纠缠对的许多副本，实验者可以约束第二系统的量子状态，使其位于一组选定的量子状态中，其中这些状态与对纠缠对系统或对系统加辅助粒子进行测量的可能结果相关联。

　　他发现这个结论足以让人不安，认为两个分离系统之间的纠缠只在距离足够小的情况下才会持续，与复合系统中其他变化相关的特征时间段相比，光从一个系统到另一个系统所花的时间可以被忽略。

　　他推测，对于较长的距离，这两个系统实际上可能处于由纠缠状态决定的量子状态的相关混合物中。

　　大多数物理学家把纠缠量子态的令人费解的特征归结为爱因斯坦对物理理论不恰当的 "分离观察者 "观点，并把玻尔对EPR论证的答复视为对哥本哈根解释的平反。这是不幸的，因为纠缠的研究被忽视了30年，直到约翰-贝尔对EPR论证的重新考虑。贝尔的贡献是他的一个主要特点，他的论证不是一个简单的理论问题，而是一个复杂的社会问题。

（编辑：成都站长网）

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