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量子力学的“超距作用”怎么理解?

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:语文作业 时间:2024/07/29 15:49:24
量子力学的“超距作用”怎么理解?
量子力学里,如果一个系统中2个粒子处于纠缠态,那么对其中一个粒子个测量会导致另一个粒子态塌缩.就引起了所谓的“超距作用”.可以把处于纠缠态的基中1个粒子拿到月球上,那么当在地球上观测另一个粒子处于A态是,月球上的粒子必处于B态.
我能不能这么理解,假设我有2张扑克,一张大王,一张小王.这两张扑克看成是扑克的两个态,我随便拿出一张,把另一张运到月球,再看地球上的是小王,那月球上的必然是大王.
如果这样理解的话,所谓的纠缠态不就是和变魔术一样了?本来就只有2种可能,只要观测一个就必然知道了这种可能了.
有哪位从事量子力学研究的大哥给解释一下纠缠态和两个扑克的trick有什么不同吗?
量子力学的“超距作用”怎么理解?
两者不同之处在于:
纠缠态的两个粒子,测量前的状态是不确定的,有可能是A态,也有可能是B态,直到测量后一瞬间,粒子的状态才确定.(测量这个过程,导致粒子状态的确定,测量影响状态)
而两张扑克牌,在将它们分开后,地球上的那张牌已经确定了,只不过我们没测量不知道结果而已.(测量这个过程,与扑克牌本身状态无关,测量不影响状态)
再问: 没有观测扑克的时候,扑克的状态也不能确定啊,只能知道不是大王就是小王,二者必为其一。 对于粒子,怎么能知道它是不确定的呢?我们又没有观测它。 一观测了就确定了和观测之前就是确定的是怎么区分出来的? 怎么知道我观测之前,粒子的状态不是确定的呢?
再答: 对,量子力学的基础就是,不管是否纠缠,哪怕只是一个粒子,在观测前是多态叠加的,而观测过程导致多态坍缩成一个确定的态。当然没观测前我们肯定不知道它是什么态,但观测过程不止让我们知道了它是什么态,而且正是由于观测过程才使它坍缩成这个态。 而扑克牌的观测过程只是让我们知道了扑克牌是什么态,但形成这个态,并不是由观测过程导致的。 这就是两者的区别 举个极端的例子,甲在箱子里放了一只死兔子,让乙去观测。按扑克牌的逻辑,乙观测后肯定是只死兔子,因为兔子的状态早已确定,与乙的观测无关;按量子力学的逻辑,乙观测后有可能就是一只活兔子,因为观测导致了兔子状态的改变。
再问: 能否举个实际的例子,说明这种“超距作用”是如何被用于通信的呢?能一下子和“扑克牌通信”区分开来。
再答: 在量子通信中,有一个很好的防止信息中途被监听的办法。发射端制备一对纠缠态量子,将其中一个发射到接收端,当接收端收到后,两个量子态才确定,对比两个量子态,如正常则说明信号没被监听,发送信息有效;如果被监听,则因为监听是个观测过程,而导致量子态在监听时就发生变化,导致接收端的量子态不正常,则放弃该信息。例如,发射出一个量子态,接收端收到后显示A态,此时发射端才知道自己留下的应该是B态,然后检查自己留下的量子态。如果是B态则正常,如果是A态或其它态,则说明信息传输途中被测量,使量子态发生改变。 而按照扑克牌逻辑,发射出去的量子态,已经是确定的,例如发射的是A态,传输途中不管有没有被监听,接收端都只能接收到A态,起不到防止监听的作用。
再问: 传输过程中的粒子被偷听者测到的是B态,那此时发送端则一定是A态,而被传输的粒子,在传输过程中,它会从B态转换成其它态吗?如果可以转换成其它态,那接收端收到的也有B态的可能吧,这时候也不知道被偷听了啊?
再答: 因为,制备和接收量子态的方法是事先约定的(一般用光的两种偏振态不断变化),而监听者只能随机猜测接收方法,他的正确率最高只有50%,他有可能接收到A,也有可能接收到B,并且发送端是制备一组序列(很多个纠缠态的粒子对)。所以如果中途有人监听后,并把听到的序列内容不变的发送给接收端,而接收端是用正确的接收方法,所得到的序列信息与发送端不会完全匹配,这样就知道有人监听了。 我对量子通信不在行,只知道大概原理就这样,请原谅。你如果要详细了解,请参看相关书籍。 但量子通信中防监听的例子,就是很好的利用了量子“测量影响状态”这个性质,这就说明了与扑克牌逻辑不同之处。