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量子纠缠让我的脑容量超容了

常驻编辑 科普中国 2022-10-09 量子   贝尔   爱因斯坦   量子力学   不等式   光子   相对论   粒子   宇宙   容量   理论

北京时间10月4日瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser) 和奥地利科学家安东·塞林格(Anton Zeilinger),以表彰他们在量子信息科学研究方面作出的贡献。bUH拜客生活常识网

量子信息科学,一听就属于那种知识划过大脑,却不会留下一点痕迹的名词概念,很有一种挥一挥衣袖,不带走一片云彩的感觉。为了搞明白这届物理学奖到底说了个啥,我用人到中年已经瘫痪了一大半的脑容量仔细研究学习了好几天。bUH拜客生活常识网

结果令人惊喜!bUH拜客生活常识网

我仍然一知半解。bUH拜客生活常识网

所以这篇文章与其说是科普,不如说是和大家探讨,如果有熟悉该领域的朋友,欢迎下方留言指正。bUH拜客生活常识网

先来看瑞典皇家科学院对三位科学家的评价: 表彰他们“进行了纠缠光子的实验,确立了对贝尔不等式的不成立,并开创了量子信息科学。”bUH拜客生活常识网

阿斯佩、克劳瑟和塞林格分别利用纠缠的量子态进行了突破性实验,他们的成果为基于量子信息的新技术扫清了道路,让不可思议的量子力学效应找到了实际的应用,并造就了一个庞大的研究领域,包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。促成这一发展的关键因素之一在于,量子力学允许两个或多个粒子以所谓的纠缠状态存在。发生在纠缠对中的一个粒子上的事情,决定了发生在另一个粒子上的事情。bUH拜客生活常识网

好吧。如果说我们对上面这段话的解读云里雾里的话,我们必须先来了解几个概念。bUH拜客生活常识网

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1、量子bUH拜客生活常识网

能量存在的最小单元即“能量子”(量子)。当一个物体存在最小的不可分割单元时,我们就说它是量子化的,并把这个最小单元称为一个量子。这个概念由德国物理学家普朗克在1900年研究黑体辐射时率先提出。量子的传播是不连续的,它的传播是一份一份的。量子化是量子力学的主要特征之一。除了能量以外,电荷、粒子自旋等物理量也是量子化的。bUH拜客生活常识网

2、量子纠缠bUH拜客生活常识网

量子纠缠的解读比较复杂。我们还是用一个简单通俗的举例来说明:在浩瀚的宇宙中,我们把两个粒子放到一起配对后,再把两个粒子分开,一个放在实验室,而另一个放在宇宙空间,此时会发生一件神奇的事情。即使放在宇宙空间的粒子与地球上的这个粒子距离数百光年外,也能与另一个粒子相互关联。此时,科学家将地球上的一个粒子向左旋转,那么,宇宙空间的另一个粒子会同时向右旋转,不受地球与宇宙空间的距离限制。这就是神奇的量子纠缠现象。

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