视频字幕
量子糾纏是量子力學中最神秘的現象之一。當兩個粒子發生糾纏時,它們會形成一個整體的量子系統,無論相距多遠,它們的狀態都會保持關聯。這種關聯超越了我們日常經驗中的任何現象。
糾纏粒子的狀態具有強烈的關聯性。例如,如果兩個電子發生糾纏,當其中一個電子的自旋向上時,另一個電子的自旋必然向下。這種關聯不是偶然的,而是量子系統的本質特性。無論我們如何改變其中一個粒子的狀態,另一個粒子都會立即做出相應的調整。
量子糾纏最令人驚奇的特性是其非定域性。無論糾纏的粒子相距多遠,甚至相隔數光年,它們之間的關聯都是瞬間的。這種超距作用不需要任何信號傳遞,也不受光速限制。愛因斯坦曾經對此感到困惑,稱之為"鬼魅般的超距作用",但實驗已經證實了這一現象的真實性。
當我們對其中一個糾纏粒子進行測量時,會發生奇妙的事情。測量行為會瞬間確定被測粒子的狀態,同時也立即確定了遠處另一個粒子的狀態。這個過程被稱為波函數坍縮。一旦測量完成,原本的糾纏關係就被破壞了,兩個粒子重新變成獨立的個體。
量子糾纏是量子力學中最神奇和最重要的現象之一。當兩個粒子產生糾纏後,它們會形成一個不可分割的整體。無論這兩個粒子相距多遠,甚至相隔整個宇宙,測量其中一個粒子的狀態會瞬間影響另一個粒子的狀態。愛因斯坦對此感到困惑,稱之為鬼魅般的超距作用。
要理解量子糾纏,首先要了解量子疊加態。在量子世界中,粒子可以同時處於多種狀態的疊加。例如,一個電子的自旋可以同時向上和向下。這用數學公式表示為:ψ等於α乘以向上態加上β乘以向下態。只有在測量時,這個疊加態才會塌縮到一個確定的狀態。
糾纏態的形成通常發生在兩個粒子相互作用的過程中。糾纏態的數學描述為:ψ等於二分之一倍根號二乘以(上下態減去下上態)。這個公式表明,兩個粒子的狀態無法獨立描述,它們形成了一個不可分割的整體。在這種狀態下,測量其中一個粒子會立即確定另一個粒子的狀態,無論它們相距多遠。
當我們測量糾纏粒子時,會發生奇妙的現象。測量前,兩個粒子都處於疊加態。當我們測量粒子A時,會隨機得到向上或向下的結果。神奇的是,在測量的瞬間,粒子B的狀態也會立即確定,且與粒子A的狀態相反。這種關聯是瞬時的,不受距離限制,這就是愛因斯坦所困惑的超距作用。
量子糾纏不僅是一個理論概念,更有著廣泛的實際應用。在量子計算中,糾纏態可以實現超越經典計算機的並行處理能力。在量子通訊領域,糾纏可以確保信息傳輸的絕對安全。量子密碼學利用糾纏的特性來檢測竊聽行為。這些應用正在開啟一個全新的量子科技時代,將徹底改變我們的生活方式。