量子纠缠

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 07:17:15
<br /><br />量子纠缠(quantum entanglement),又译量子缠结,是一种量子力学现象,其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。
  具有量子纠缠现象的成员系统们,在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,如此遥远的距离下,它们仍保有特别的关联性(correlation);亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”(spookyaction-at-a-distance)之猜疑,仿佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般,似与狭义相对论中所谓的局域性(locality)相违背。这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于1935年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论(EPRparadox)来质疑量子力学完备性之缘由。
  量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。
  多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面。例如,量子远程通信。
  目前,我国科学家潘建伟已经成功的制备了5粒子最大纠缠态,领先其它国家。
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  具有量子纠缠现象的成员系统们,在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,如此遥远的距离下,它们仍保有特别的关联性(correlation);亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”(spookyaction-at-a-distance)之猜疑,仿佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般,似与狭义相对论中所谓的局域性(locality)相违背。这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于1935年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论(EPRparadox)来质疑量子力学完备性之缘由。
  量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。
  多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态。历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中。纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面。例如,量子远程通信。
  目前,我国科学家潘建伟已经成功的制备了5粒子最大纠缠态,领先其它国家。
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量子振动

量子振动:现有的技术条件下可以用激光把处于两个反射镜之间的超薄的振动薄膜(鼓膜)冷却到它的量子力学基态。(见图)。两篇理论文章预言一对振动薄膜可以像两个原子形成一个分子一样耦合起来,甚至能够演示纠缠。
  
         薛定谔那只囚禁在生和死的量子叠加态上的猫是永远不可发生在现实中的。但是根据在2008年4日发表在Physical Review Letters 和十月份发表在Physical Review A上的理论文章指出在不久的将来可以观测到另一种不同种类的宏观物体的量子效应——一个在光腔中类似于鼓反射膜的振动。研究者证明了利用现有技术试验学家能够冷却一对这样的振动鼓膜到它们像一个两原子或者像一个纠缠态——测量一个会立即影响另一个的状态。
       奇怪量子行为对于电子或者分子是很普通的,但宏观物体并不具有。研究者通过论证大物体(特别是固态振动或者摇摆的系统)的量子行为以希望观察到从量子到经典的过渡。例如振荡的弹簧或单摆在原理上存在一个基态(即振幅最小的的状态)和一组就像原子的能级一样量子化的(不连续)的振幅。奇怪的量子预测是两个物体可以纠缠在一起,锁在同一个量子状态即不论两个物体相距多远测量一个会立即影响另一个的状态(这和相对论相矛盾),爱因斯坦嘲笑说这是距离的幽灵行为。
      在今年三月来自Yale University 的 Jack Harris 和他的同事报道了一个用7cm的两端是镜子的光腔的实验。在光腔的中间他们悬挂了一个用厚度为50纳米的氮化硅做成的一平方毫米的薄膜(鼓膜)。这个薄膜(鼓膜)的表面能部分的反射并能自由的振动。Harris和他的团队试图利用一束激光照射光腔来冷却薄膜(鼓膜)到基态。那些因镜子和薄膜(鼓膜)反射阻塞的光子能够减少薄膜的振动而使其冷却到7微开(标准温度)的低温——这是处于初始温度时振动的10,000分之一,但是还没有达到量子极限。
      在 Physical Review A 上, 来自 在 Tucson now 的大学 Arizona 的Mishkat Bhattacharya and Pierre Meystre 更进了一步在理论上证明了一对这样的薄膜(鼓膜)可以形成一个类似分子的状态。他们把两个薄膜(鼓膜)中心对称的放入光腔并写下了他们的运动方程。因为两个鼓膜都和激光光子相互作用,所以就像用弹簧固定在墙上的两个物体被一个弹簧连接在一起而使它们有效地耦合在一起。这样产生不同振动频率的两个振动模式 ——质心模(两个鼓膜的同向振动)和呼吸膜(两个鼓膜的反向振动)
       带入实际的实验参数以后,研究者发现通过入射合适频率的激光这两个振动模式可以分别的被冷却。这两个鼓膜“原子”有效的结合成一个鼓膜“分子”,根据计算可以冷却到这个“分子”振动到它的基态。
       来自Imperial College London 的 Michael Hartmann 和 Martin Plenio 在Physical Review Letters上发表文章证明应当可以制备这两个鼓膜长寿命的纠缠态。在他们的方案中这两个鼓膜以腔中心对称的放置,导致不同类型的振动模式。这个团队通过计算发现这两个振动模可以用两束激光同时冷却。
       他们发现通过小心的选择激光频率,当模被冷却时,激光和鼓膜的相互作用恰好把两个鼓膜制备到它们的纠缠态。只要有激光纠缠态就存在。为了非破坏的验证纠缠,可以再用两束很弱的激光探测它们。来自Yale的Steven Girvin 和Harris在薄膜冷却方面合作。他认为这两个方案利用现在的实验技术能够在不久的将来在实验室里实现。他说:“这是个能够产生很多神奇动力学的丰富的系统。”


关闭本文  [:a1:] 可能民科了 :L

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从火星打电话,不在有延迟了 :D
可惜不能用于通信
那就是说不能用单粒子近似啰。
一点一点来
这个东西对我来说,太科幻了:victory:
就是三体人的那东东?
欧洲强子对撞机修好了没?我还等着看微型黑洞捏
托起航母 发表于 2009-5-8 18:33


这些东西,我也分不出真假:D

如果那贴不对,我马上删除. 请明确指出来,谢谢[:a14:]

ps: 己经清除

这些东西,我也分不出真假:D

如果那贴不对,我马上删除. 请明确指出来,谢谢[:a14:]

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