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一、量子糾纏的神祕面紗
量子糾纏是量子力學中極爲神祕的現象之一。當兩個或多個量子系統處於糾纏狀態時,它們之間會建立起一種特殊的關聯,這種關聯超越了我們在經典物理學中所理解的範疇。
在量子糾纏中,一個粒子的狀態發生改變,無論它們相距多麼遙遠,另一個粒子的狀態會立即發生相應的變化。這種瞬間的影響似乎無視了時間和空間的限制,給人一種 “幽靈般的超距作用” 之感。
例如,當兩個相互糾纏的粒子被分開後,對其中一個粒子進行測量,若測得其處於某種特定狀態,那麼另一個粒子也會瞬間確定爲與之相對應的狀態。這種現象讓人難以理解,因爲在經典物理學中,信息的傳遞是不可能超過光速的。
量子糾纏的這種特性引發了許多科學家的深入思考和研究。阿爾伯特?愛因斯坦、B.E. 波多爾斯基和 N. 羅森在 1935 年發表的論文中,對量子力學的完備性提出了質疑,他們認爲量子糾纏這種現象似乎違背了經典的物理實在論。埃爾溫?薛定諤在研究這一佯謬時提出了 EPR 操控的概念,進一步加深了人們對量子糾纏的認識。
目前,量子糾纏現象已經在微觀粒子如光子、電子,以及介觀粒子如分子、巴克明斯特富勒烯甚至小鑽石等中被觀察到。根據目前實驗顯示,量子糾纏的作用速度至少比光速快 10,000 倍,這還只是速度下限。雖然量子糾纏的效應不能被用來以超光速傳輸經典信息,並不違反因果律,但它仍然挑戰着我們對物理世界的傳統認知。
二、量子糾纏的研究歷史
(一)EPR 佯謬的提出
1935 年,愛因斯坦、波多爾斯基和羅森發表了題爲《能認爲量子力學對物理實在的描述是完全的嗎》的論文,提出了 EPR 佯謬。他們設計了一個思想實驗,考慮兩個曾經相互作用過的粒子,無論相距多遠,始終遙相 “呼應”。比如兩個自旋方向相反的電子,即使它們分別位於銀河系兩側,只要一個自旋方向發生改變,另一個也同時隨之改變。他們認爲對一個粒子的測量不會對第二個粒子造成干擾,並給出一個判據:如果人們毫不干擾一個體系而能確定地預言它的一個物理量的值,則對應於這個物理量就存在物理實在性的一個元素。根據這個判據,他們指出量子力學認爲粒子的座標和動量不能同時具有確定值,因此它的描述是不完備的。