【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?

2020-01-13 - 什么是量子

(这是一系列回答,上一篇:怎样理解原子自旋可以同时指向不止一个方向?) (这个系列精彩的部分从介篇开始~ 如果你有些地方看不懂,你需要回去补前几篇…)

纠缠态有很多种,下面就以我们铺垫了很久的自旋为例,讲讲两个电子的自旋的纠缠态

【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?
【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?

让我们先安装一个不断发射电子对的放射源~ 比如利用 这个衰变,π0 是一个零自旋的中性介子,因此由于自旋是守恒的,两边发射出来的正负电子的自旋必然是相反的。

假设阿狸和桃子约好分别测电子和正电子的 z 方向的自旋,阿狸在放射源北边很远的地方记录电子自旋的测量结果,桃子在放射源南边很远的地方记录正电子自旋的测量结果:

【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?
【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?

咳咳… 嗯,那么只要阿狸记录到的是 Sz ,桃子就会在同一时刻记录到 Sz-,阿狸记录到 Sz-,则桃子必然记录到 Sz 。不管阿狸和桃子隔得多远,他们之间没有任何其它的通讯,他们的笔记就会具有相反的关联性。

这就完啦? 完了啊。 。。。。。。

【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?
【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?

然后有些人就会有这样的误解:

用 Sakurai 的原话来评价这种理解就是:图森破… 如果硬要拿黑球白球来比喻的话,那么量子力学的奇妙之处就在于,我们不仅能测这个球的黑白性(Sz±),还能测这个球是不是绿的(Sx±)!

【什么是量子纠缠现象】什么是量子纠缠?

当阿狸突然决定不测 Sz 了,改测 Sx 的时候,他们的笔记就立刻不再具有反关联性。但桃子却浑然不觉!因为 π 介子衰变出来的正负电子对的自旋取向是随机均匀分布的,在阿狸测 Sz 的时候,桃子记录的 Sz 、Sz- 各占 50%,而在阿狸测 Sx 的时候,桃子记录的 Sz 、Sz- 还是各占 50%!(← 见上一篇回答中留给读者的练习…)

这属于连概率和概率幅都没分清楚惹… 量子力学的核心就在概率幅,物理专业的童鞋可以去看看这个系列的前传:费曼传播子的物理意义是什么? 量子态的叠加

c1 c2

²不等于经典概率的叠加

c1

²

c2

²,它们的区别都能从数学体现出来。前者是相干叠加,后者是非相干叠加,前者是波动的,后者是粒子的。当你真的做测量后,前者过渡到了后者,这一过程就叫作退相干。

量子纠缠和经典关联更关键的区别留下次讲吧…

题外话:偶写这个系列的原因就是看到那个问答的情况不太好:排序第一的九维空间讲的是很通俗的纠缠态,我看到的时候是22个支持,排序第二的ziyuemath写的是更专业的GHZ态,工作量也明显更大,但只有4个支持(甚至还有1个反对),排序第三的I老蔡是典型的误解,却有3个支持(唯一一个反对是我点的)…

然后偶发现直接来写这个回答又要先科普很多背景知识,所以在问题库里面搜了一下,发现这一串问题都是有人提问的,所以就决定写成系列了(铺垫了这么久偶也是蛮拼的 Orz…)P.S. 答主也只是初学者,以上都是严格按照自己对教材的理解来写的,如果哪里理解的不对欢迎指正~

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