超级军网量子技术的应用或将是人类科技飞跃的又一个暴发点
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 22:30:47
从英国工业革命开始到电脑技术的发展，一直有人说自从电脑发明之后人类的科技飞越好象突然停下了脚步，看了量子技术的应用介绍之后，感觉量子技术将是人类后几十年科技突破的一个暴发点，试想一下，如果现在的智能手机比现在最快的台式电脑反应快一万倍会是什么样子，估计将来只要坐在客厅里拿出手机按一下，就可以感受象好莱坞科幻电影里的那种虚拟人机对话或是3D影视了，也或是一本杂志的每一页都是活动视频的。从英国工业革命开始到电脑技术的发展，一直有人说自从电脑发明之后人类的科技飞越好象突然停下了脚步，看了量子技术的应用介绍之后，感觉量子技术将是人类后几十年科技突破的一个暴发点，试想一下，如果现在的智能手机比现在最快的台式电脑反应快一万倍会是什么样子，估计将来只要坐在客厅里拿出手机按一下，就可以感受象好莱坞科幻电影里的那种虚拟人机对话或是3D影视了，也或是一本杂志的每一页都是活动视频的。
我只想知道，为什么量子会纠缠在一起。其背后的原理到底是什么？
其实整个量子力学的基础可能有问题，目前的主流解释是一种是哥本哈根诠释，另一种是多世界解释。不过最近的量子纠缠把一种很早之前认为是异端的德布罗意-波姆理论复活，也许当年第五届大巫师会议（1927年，第五届索尔维会议）中被人耻笑的德布罗意是对的，上帝不掷骰子，而是隐藏了一种未知的机制，这个机制可能量子纠缠的机制。
然而1952年戴维·玻姆（David Bohm）提出，量子世界之所以表现得奇怪，只是因为我们对其背后的客观实在了解的不够。他说，在量子奇异性的表面下，现实其实是有序的。加拿大多伦多大学的埃弗雷姆·斯坦伯格（Aephraim Steinberg）说：“这是一个非常确定性的描述，它意味着所有粒子都有确定的位置，并沿着特定的轨迹运动。”
近来很多实验都表明，不存在这种“隐藏的现实”。然而，它们只排除了这些理论中特定的一类，即假设任何粒子背后隐藏的实在都是局域性的，它们不会受到远处某物的影响。然而，玻姆认为隐藏的实在是非局域性的，在他的理论中，每一个事物都由其他所有事物决定。在玻姆的宇宙中，某个遥远星系发生的事件会立刻对你产生影响，无论这种影响多么微弱；反之亦然。
回到电子是波还是粒子这一争论，玻姆的理论认为电子既是粒子，又是波：电子是有确定轨迹的粒子，然而这条轨迹是由一个波控制的，而这个波又由该电子驾驭。这个波同样可以被其他粒子影响，这反过来会改变电子的轨迹。
“超现实”的粒子轨迹
“玻姆力学”并没有得到所有人的认同。1992年的一个思想实验似乎敲响了它的丧钟：由四位作者的姓氏首字母命名的ESSW实验，在玻姆的理论下考虑了双缝实验。
按照玻姆力学，一个光子要么通过上面的狭缝，要么通过下面的狭缝，不会两个都通过。在它们的波的引导下，通过上面狭缝的电子最终会停在屏幕的上半部分，而通过下面狭缝的电子最终会停在屏幕的下半部分。
在ESSW实验中，研究者们想象在狭缝前面有一个探测器，它可以告诉我们光子通过了顶部还是底部的狭缝。数学分析却揭示了一件很奇怪的事：有时一个光子触发了顶部狭缝的探测器，最终却停在了屏幕的下半部分。尽管这一结果的正确性争议颇多，物理学家还是承认了它的存在，并把它称为“超现实”轨迹。
玻姆归来
如今斯坦伯格和他的同事们做出了ESSW实验，得出的结论是，玻姆力学还没有死。
他们用一对纠缠光子进行实验。纠缠光子是密切相关的，无论它们相距多远，测量其中一个的偏振态都会影响另一个的偏振态。每对光子中的一个都被送到一个与双缝装置相似的仪器中。
光子被引导到上面还是下面的狭缝，取决于它的偏振态是竖直的还是水平的。当光子穿过仪器时，研究者们在保持它的量子特性的前提下，轻轻地探测它的位置。每次测量只给出一个近似值，但通过追踪一大群相同的光子，研究者们可以重建光子从狭缝到屏幕所经历的轨迹的集合。
每对纠缠光子中的另一个留在双缝仪器之外，作为探针使用——类似于ESSW实验中的探测器。由于它们是纠缠光子，所以探针光子的偏振态应该能准确地反映出它的同伴进入仪器时通过的狭缝。事实上，在轨迹的起始段，探针光子的偏振态的确精确地反映了其同伴走过的路径。
在实验光子高速通过仪器的过程中，研究组一直在测量探针的光子态，结果发现它的偏振态在持续地变化。比如说，如果开始时探针的偏振方向是水平的，表明实验光子通过了底部的狭缝。然而当实验光子到达屏幕时，探针光子的偏振态变成了水平偏振和竖直偏振两种态各一半的叠加态。因此，何时查看探测光子的偏振态，决定了你是得到关于其同伴路径的正确信息，还是误入歧途。
其实整个量子力学的基础可能有问题，目前的主流解释是一种是哥本哈根诠释，另一种是多世界解释。不过最近的量子纠缠把一种很早之前认为是异端的德布罗意-波姆理论复活，也许当年第五届大巫师会议（1927年，第五届索尔维会议）中被人耻笑的德布罗意是对的，上帝不掷骰子，而是隐藏了一种未知的机制，这个机制可能量子纠缠的机制。
然而1952年戴维·玻姆（David Bohm）提出，量子世界之所以表现得奇怪，只是因为我们对其背后的客观实在了解的不够。他说，在量子奇异性的表面下，现实其实是有序的。加拿大多伦多大学的埃弗雷姆·斯坦伯格（Aephraim Steinberg）说：“这是一个非常确定性的描述，它意味着所有粒子都有确定的位置，并沿着特定的轨迹运动。”
近来很多实验都表明，不存在这种“隐藏的现实”。然而，它们只排除了这些理论中特定的一类，即假设任何粒子背后隐藏的实在都是局域性的，它们不会受到远处某物的影响。然而，玻姆认为隐藏的实在是非局域性的，在他的理论中，每一个事物都由其他所有事物决定。在玻姆的宇宙中，某个遥远星系发生的事件会立刻对你产生影响，无论这种影响多么微弱；反之亦然。
回到电子是波还是粒子这一争论，玻姆的理论认为电子既是粒子，又是波：电子是有确定轨迹的粒子，然而这条轨迹是由一个波控制的，而这个波又由该电子驾驭。这个波同样可以被其他粒子影响，这反过来会改变电子的轨迹。
“超现实”的粒子轨迹
“玻姆力学”并没有得到所有人的认同。1992年的一个思想实验似乎敲响了它的丧钟：由四位作者的姓氏首字母命名的ESSW实验，在玻姆的理论下考虑了双缝实验。
按照玻姆力学，一个光子要么通过上面的狭缝，要么通过下面的狭缝，不会两个都通过。在它们的波的引导下，通过上面狭缝的电子最终会停在屏幕的上半部分，而通过下面狭缝的电子最终会停在屏幕的下半部分。
在ESSW实验中，研究者们想象在狭缝前面有一个探测器，它可以告诉我们光子通过了顶部还是底部的狭缝。数学分析却揭示了一件很奇怪的事：有时一个光子触发了顶部狭缝的探测器，最终却停在了屏幕的下半部分。尽管这一结果的正确性争议颇多，物理学家还是承认了它的存在，并把它称为“超现实”轨迹。
玻姆归来
如今斯坦伯格和他的同事们做出了ESSW实验，得出的结论是，玻姆力学还没有死。
他们用一对纠缠光子进行实验。纠缠光子是密切相关的，无论它们相距多远，测量其中一个的偏振态都会影响另一个的偏振态。每对光子中的一个都被送到一个与双缝装置相似的仪器中。
光子被引导到上面还是下面的狭缝，取决于它的偏振态是竖直的还是水平的。当光子穿过仪器时，研究者们在保持它的量子特性的前提下，轻轻地探测它的位置。每次测量只给出一个近似值，但通过追踪一大群相同的光子，研究者们可以重建光子从狭缝到屏幕所经历的轨迹的集合。
每对纠缠光子中的另一个留在双缝仪器之外，作为探针使用——类似于ESSW实验中的探测器。由于它们是纠缠光子，所以探针光子的偏振态应该能准确地反映出它的同伴进入仪器时通过的狭缝。事实上，在轨迹的起始段，探针光子的偏振态的确精确地反映了其同伴走过的路径。
在实验光子高速通过仪器的过程中，研究组一直在测量探针的光子态，结果发现它的偏振态在持续地变化。比如说，如果开始时探针的偏振方向是水平的，表明实验光子通过了底部的狭缝。然而当实验光子到达屏幕时，探针光子的偏振态变成了水平偏振和竖直偏振两种态各一半的叠加态。因此，何时查看探测光子的偏振态，决定了你是得到关于其同伴路径的正确信息，还是误入歧途。
不管怎么样，一项科技的突破首先会被各国用于军事上，如武装机器人、超级电脑、无人机、更快更安全的天地传输系统等等，转为民用后将大大的方便人类的生活或改变人类的生活习惯。
完全看不懂什么意思，只知道科学家也不懂，都在瞎猜