物理学中的量子纠缠
量子纠缠是量子物理学的核心原理之一，尽管它也被高度误解。简言之，量子纠缠意味着多个粒子以某种方式连接在一起，一个粒子的量子态的测量决定了其他粒子可能的量子态。这种连接并不取决于粒子在空间中的位置。即使你将纠缠的粒子分开数十亿英里，改变一个粒子也会导致另一个粒子的改变。即使量子纠缠看起来是瞬间传递信息的，但它实际上并没有违反经典光速，因为在空间中没有“运动”。
经典的量子纠缠例子
量子纠缠的经典例子被称为EPR悖论。在这个例子的简化版本中，考虑一个具有量子自旋0的粒子，它衰变成两个新的粒子，粒子A和粒子B。然而，原始粒子的量子自旋为0。每一个新粒子的量子自旋都是1/2，但因为它们加起来等于0，一个是+1/2，一个是-1/2。
这种关系意味着两个粒子纠缠在一起。当你测量粒子A的自旋时，这种测量会影响到你测量粒子B的自旋时可能得到的结果。这不仅仅是一个有趣的理论预测但是已经通过贝尔定理的试验得到了验证。
需要记住的一件重要事情是，在量子物理学中，粒子量子态的原始不确定性不仅仅是缺乏知识。量子理论的一个基本性质是，在进行测量之前，粒子实际上没有确定的状态，而是处于所有可能状态的叠加状态。经典的量子物理思维实验，薛定谔的猫，最能模拟这一现象。在这一实验中，量子力学的方法会导致一只未被观察到的猫同时活着和死去。
宇宙的波函数
解释事物的一种方式是把整个宇宙看作一个单一的波函数。在这种表述中，“宇宙波函数”将包含一个定义每个粒子量子态的术语。正是这种方法为“一切都是相互联系的”的说法打开了大门，这种说法经常被操纵（无论是故意的还是通过诚实的混淆），最终导致像《秘密》中的物理错误这样的事情。
虽然这一解释确实意味着宇宙中每个粒子的量子态都会影响其他粒子的波函数，但它的影响方式只是数学上的。实际上，没有任何一种实验能够——甚至在原则上——发现在一个地方出现在另一个地方的效果。
量子纠缠的实际应用
虽然量子纠缠看起来像是奇异的科幻小说，但这个概念已经有了实际应用。它正被用于深空通信和密码学。例如，美国宇航局的月球大气尘埃和环境探测器（LADEE）演示了如何利用量子纠缠在航天器和地面接收器之间上传和下载信息。
安妮·玛丽·赫尔曼斯汀博士编辑。
- 发表于 2021-09-28 12:21
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- 分类：数学
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