簡單說一下「懸乎其神」的「量子糾纏態」到底是什麼?

我是呼哈呦 發佈 2022-10-14T07:15:46.204979+00:00

也不知為何突然就因為個諾貝爾物理學獎,量子糾纏態就一下子火了,大量的科普視頻開始多了起來。要知道量子力學存在了很久了,咱們國家的量子領域發展水平也是世界領先的——2020年,我國量子計算機「九章」問世,200秒就能解決過去6億年的計算,世界第一,其最厲害之處就是構建了76個光量子的「量子糾纏」。

簡單說一下什麼是量子糾纏態?


也不知為何突然就因為個諾貝爾物理學獎,量子糾纏態就一下子火了,大量的科普視頻開始多了起來。要知道量子力學存在了很久了,咱們國家的量子領域發展水平也是世界領先的——2020年,我國量子計算機「九章」問世,200秒就能解決過去6億年的計算,世界第一,其最厲害之處就是構建了76個光量子的「量子糾纏」。其實,量子糾纏這回事我還是更傾向於一些網友理解的——和中國的「陰陽」很類似。量子糾纏態按照中國的「陰陽糾纏」就容易理解了。

對了,最出名的「薛丁格的貓」實際上就是在說明「盒子裡的貓處於既死又生的疊加態」——不是兩個狀態,而是一個狀態——死和生糾纏在一起,這個疊加態只有「打開盒子」(波函數坍縮)——破壞了量子糾纏態,才會出現一個我們可以觀測到的確定的「某一個結果」。


其實,一句話就可以理解量子糾纏態——不要把你看到的那些物體或者粒子看成是單獨的個體,而是看成一個整體。什麼意思?比如發生量子糾纏的人們觀察到的兩個粒子,不管距離有多遠,不管各自都在什麼位置和空間裡,一個變動,另一個也同步發生變動。當然,這些都是不專業的術語,只是幫助大家通俗地大概理解什麼意思。如果把這兩個處於量子糾纏態中的「兩個物體」看成是一個整體,只是因為處於「量子糾纏態」狀態中,所以出現了「分身」——一個變動,引起另一個變動或者其他幾個變動,量子糾纏態實際上不僅僅局限在兩個「像或者分身上」,多個「像或者分身」也是可以的。


所以說如果一旦處於量子糾纏態,那麼其中的物體也好,粒子也罷,不能單獨看成是一個個體,而是只能理解為一個整體——就相當於孫猴子的猴毛變的分身一般,孫猴子一個人動,全部都會同步動。當然,這個例子不那麼恰當,因為我們在舉孫猴子的時候,實際上孫猴子已經是被看成是中心的一個「個體」,如果孫猴子的毫毛髮生糾纏態時,連孫猴子本身也是一個「分身」,所有的分身都處於同步變動,才更恰當一些。這也可以解釋為什麼孫猴子的確可以理論上「一個筋頭雲,十萬八千里」,因為它的分身可以出現在任何地方,而且不需要時間,當然前提是處於「量子糾纏態」。

這實際給我們提供了很大的想像和開發空間。就像是量子通信,不管距離多遠,中間有什麼障礙等等,這段的信息一旦發出,另一端瞬間接收或者發生同步的變動(你動,我也動,同步動),信息實際上就已經傳達過去了——這是超光速的,根本不需要時間。根據最新的一些實驗成果,量子糾纏態發生時的「速度」比光速可以快至少10000倍,當然這應該只是階段性的成果。不是全貌。但是量子糾纏態發生時的作用速度肯定是比光快,這也是經典力學裡不可能存在的,連愛因斯坦也解釋不了的。


量子糾纏態已經被證明可以發生在宏觀世界裡,美國國家標準技術研究所(NIST)的什洛米·科特勒(Shlomi Kotler)團隊用微波脈衝讓兩張小的鋁片膜進入量子糾纏狀態,而且持續了每張鋁片膜長20微米,寬14微米,厚度為100納米。其質量為70皮克,相當於大約1萬億個原子的質量。以量子的標準而言,它們已經達到了相當大的尺度。就連宇宙的起源也可以套用「量子力學理論」——宇宙誕生之前,處於量子糾纏態,直到「波函數坍縮」——「打開盒子觀察貓的死活」的時刻發生,於是時間開始出現,宇宙開始膨脹,但是我們的宇宙也許只是無數個平行宇宙中的「一個而已」。


量子理論的神奇之處會因為人們的發現而越來越多,我們也會更加清晰地知道,原來我們生活的這個世界裡存在太多的不確定性。


於是,問題來了,這個世界到底有多少個真相呢?

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