东方文明中,有个“红绳”概念。传说月老神会用一根红绳将两个人连在一起(把红绳绑在脚踝或手指上),这根红绳会使两人的命运紧紧联合,不论天南海北,他们终究都会相遇,而且坠入爱河,深深地被对方影响,互相渗透到对方的日子中。
这根红绳可以无限延伸,而且永久都不或许断掉。的确,当咱们爱情时,会对喜爱的人发作一种十分激烈的心电感应。不论你和对方间隔多么悠远,他/她阅历的工作如同都会以某种方式对你发作必定的影响。
事实上,这种“感应”不仅存于人和人之间。量子物理学规律之中的那些次原子粒子(指结构比原子更小的粒子。包含电子、质子、中子、中微子和渺子等许多其他独特的粒子)之间也广泛存在着“红绳的牵绊”,从某种意义上来说,这些粒子也“坠入爱河”了。
如在某一时间,两个粒子发作了互相作用,那某些特定的程度上它们之间会永久坚持这种相关。即便它们隔着光年的间隔,乃至处在国际两头,也会继续对互相发作必定的影响。
但这种相关在粒子之间是时间短、瞬间的。这便是“量子羁绊”现象。
几个粒子在互相互相作用后,其具有的特性就会归纳成为全体性质,所以无法独自描绘各个粒子的性质,只能描绘全体体系的性质,这种现象被称为“量子羁绊”。
这些粒子的运动特点都可以在量子力学的波函数中表现。例如:一个由双粒子构成的量子体系,其自旋数有很大的或许性为0。也便是说,两个粒子中一个自旋为1/2的话,另一个自旋则为-1/2。
简略说来,便是咱们在地球上操作一个物体,在千里之外的另一个星系中,另一个和这个物体相关的东西会有相同的改动。假定,你现在在地球上,有人刺了你一刀,你血流不止……那么,你的朋友在250万光年之外也会发作疼痛感。难以置信,但在次原子国际中,在量子力学的规矩中,这个现象是实在存在的。这也便是为什么有人把“量子羁绊”描述为“爱情的粒子”。
当次原子粒子的这种强相关特性被发现时,在物理界引起了争议,由于这种强相关特点违反了爱因斯坦狭义相对论中的一大根本假定:光速是国际中的极限速度,没有一点信息可以超光速传递。但是,在量子羁绊中,一个粒子的自旋信息可以在瞬时被250万光年之外的另一个粒子承受,明显其传递的速度远远大于光速。
爱因斯坦把这个现象称作“鬼怪的超距作用”,量子理论应该像牛顿力学相同挨近真理,但现在还不是真理。1935年,爱因斯坦和他的搭档波多尔斯基、罗森为证明量子力学的不齐备性而提出了一个EPR悖论(EPR 是这三位物理学家姓氏的首字母缩写)。他们都认为:假如这种量子羁绊实在存在,那么量子力学理论还缺少一套齐备性判据。
关于量子羁绊和量子力学的争辩一向继续到1964年,北爱尔兰闻名物理学家约翰·S.贝尔(发明晰闻名的贝尔不等式)提出了一个绝妙的数学定理,证明量子羁绊是有或许实在存在的,而且相同证明晰科学理论不必定要和人类了解的实际共同。一起也否认了爱因斯坦之前提出的问题。正是由于贝尔,饱尝争议的量子力学可以终究靠试验被查验,物理学得到了进一步的开展。
自贝此后不断有试验标明粒子间的强相关性是实在发作的。这种特点也被广泛地使用在许多前期的科学技术中心,如量子计算学和量子密码学。
粒子的强相关性在2017年麻省理工学院联合维也纳大学的一个研讨中被再次证明。同年,我国科学家成功完成了使间隔1200千米的两个光子发作量子羁绊(之前最大间隔为100千米)。
粒子间强相关性使许多本来只存在于幻想中的事物,有变成实际的或许了。比方科幻电影(如《星际迷航》)中的量子传输。幻想一下:另一星系中有一个粒子和你在地球上具有的一个粒子发作了强相关,那你就可以终究靠操作地球上的粒子,来改动另一个星系粒子的状况,还可以身处地球,去构建在另一个星系中你想要的全部,这便是量子传输。
但量子传输存在一个缺点,即传输的目标仅仅物体的一种“状况”信息,不能传输详细的物体或许能量,由于这些东西的传输不能超光速运转。一起,量子力学还面对另一个问题:这种传输是随机的、是必定概率下才会发作的。好在在物理学家的尽力下,现在咱们根本现已可以战胜这种概率上的妨碍了。
2012年,科学家成功地凭仗量子传输传送了两个光子的特性,其间一个光子坐落西班牙拉帕尔玛岛的卡普坦望远镜,另一个坐落西班牙特内里费岛的欧洲航天局光学研讨站,互相相距143千米。光子的特性正被用于量子计算学中,尽管使用量子计算学的计算机具有极端强壮的功用,但其使用的杂乱程度超乎一般人的幻想。
有意思的是,依据理论,量子传输进程的一大关键在于炸毁信息源(1982年提出的无克隆定理中指出了这一点)。所以,电影《星际迷航》中的量子传送器其实是一个十分风险的设备,咱们有很大的或许性死在这个传送器里边……真是个让人头疼的相关。
经济日报-我国经济网摘自《那些听过却从未搞理解的问题》四川文艺出版社
