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,但也被高度误解。简而言之,量子缠结意味着多个粒子以某种方式连接在一起,使得一个粒子's量子态的测量确定了其他粒子的可能量子态。此连接不是't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,改变一个粒子也会引起另一个粒子的变化。尽管量子纠缠似乎瞬间传输信息,但它并没有't实际上违反了经典的光速,因为那里有's没有"移动"通过空间。

经典量子纠缠示例

量子纠缠的典型例子称为EPR悖论。在这种情况的简化版本中,考虑具有量子自旋0的粒子,其衰减成两个新粒子,粒子a和粒子B.粒子a和粒子B在相反方向上起飞。然而,原始粒子的量子自旋为0。每个新粒子的量子自旋为1/2,但因为它们必须加起来为0,所以一个是+1/2,一个是-1/2。

这种关系意味着两个粒子纠缠在一起。当您测量粒子A的自旋时,该测量结果会影响您在测量粒子B的逃生小知识自旋时可能获得的结果。这不仅仅是一个有趣的理论预测,而是通过测试进行了实验验证。Bell's定理。

需要记住的一件重要事是,在量子物理学中,粒子的原始不确定性'量子态是'而不仅仅是缺乏知识。量子理论的一个基本属性是,在测量行为之前,粒子实际上没有't一个确定的状态,但是处于所有可能状态的叠加。这一点s**通过经典的量子物理思想实验Schroedinger's Cat建模,其中量子力学方法导致未观察到的猫同时存活和死亡。

宇宙的波函数

解释事物的一种方法是将整个宇宙视为一个单一的波函数。在这个表示中,这个"宇宙的波函数"将包含一个定义每个粒子的量子状态的术语。正是这种方法为声称"一切都是相关的,"经常被操纵(有意或通过诚实的混乱)最终导致像中的物理错误这样的事情敞开了大门秘密

虽然这种解释确实意味着宇宙中每个粒子的量子状态都会影响每个其他粒子的波函数,但它的方式只是数学上的。实际上没有任何实验可以-即使在原则上-在出现在另一个位置的一个地方发现效果。

量子纠缠的实际应用

虽然量子纠缠看起来像奇怪的科幻小说,但这个概念已经有了实际的应用。它被用于深空通信和密码学。例如,NASA和#39;月球大气尘埃和环境探测器(LADEE)演示了如何使用量子纠缠来上传和下载航天器和地面接收器之间的信息。

由Anne-Marie Helmenstine编辑,博士。

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