1935年,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出了一个非常着名的思想实验。
后人用他们的首字母称为EPR实验。
这个实验指的是可以制备两个粒子A和B的“圆”态,使得在这个状态中两个粒子的某个性质(如电子的自旋角动量、光子的偏振)相加等于零,而单个粒子的这个性质不确定。
这样一对粒子称为“EPR对”,属于量子力学中的“纠缠态”。
最早EPR实验的目的其实是为了辅证爱因斯坦自己的观点,但神奇的是在1980年,阿斯佩克特等人做了EPR实验,确定了EPR现象竟然是一个真实的效应。
这也是很多爱黑孜孜不倦反复鞭尸的黑点,
然而他们完全忽略了如果只关心量子力学测量的结果,那么EPR关联并不会超光速传递信息,这个问题只会做把波函数当成是物理实在的时候才会发生。
话题回归到EPR现象。
而正是基于EPR现象被实锤为真,这才有了量子隐形传态的实验基础。
众所周知。
量子隐形传态的基本思路是这样:
让第三个粒子C跟B组成EPR对,而C跟A离得很近,跟B离得很远。
让A跟C发生相互作用,改变C的状态,于是B的状态也发生了相应的变化。
这时A和C这个两粒子集合的状态有四种可能,分别对应00、01、10、11四个字符串。
B的状态也相应地有四种可能,每一种可能都跟A最初的状态(即你想传输的目标状态)有一定程度的相似之处,可以通过某些量子力学的操作变成目标状态。
对A和C的整体做一次测量,A和C就随机地突变到了00、01、10、11这四种状态中的某一个上,B也突变到了相应的状态。
现在你得到了一个两比特的字符串,00、01、10或11,你可以把它理解为一个密码。
把这个密码通过经典的通讯手段(比如电话、光缆)告诉B那边的人,对B按照密码进行操作,就得到了A最初的状态。
而这个实验的粒子就光子,整个实验就是量子隐形传态的概念。
并不复杂,也很好理解。
而说道量子隐形传态,就不得不说一个误区。
那就是许多人把量子隐形传态当成了瞬间传输,不花时间就能传输到无限远处。
然后高呼这样就推翻了相对论,爱因斯坦就是个辣鸡,民科赛高!
还有人以为凭这一招,信息传播速度就可以超光速,我们可以跟光之国的迪迦即时通话聊大骨熬汤应该加多少盐。
这是完全错误的。
通过测量让各个粒子的状态突变确实可以不花时间,但是光凭这一步是无法得到目标状态的。
为了知道对B要做什么操作才能得到目标状态,必须把那个两比特的字符串传过去,这就要通过经典的通信。
而经典通信不能超过光速,所以量子隐形传态不能超光速。
因此它并没有违背相对论,爱因斯坦依旧是那个yyds。
目前本土世界的量子隐形传态是在1997年实现的,当时潘建伟在奥地利因斯布鲁克大学的塞林格教授组里读博士。
他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》(可以搜“Experimental quantum teleportation”)的文章,潘建伟是第二作者。
这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”。
跟它并列的包括伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等等,这个阵容强大得吓死人。
这篇文章在相关领域的重要性,差不多类似于平安格勒战役对二战的贡献吧。
如果关注科研信息比较多的同学,应该记得15年有这样一则消息:
中科大潘建伟项目组实现量子瞬间传输技术重大突破。
这项成果后来被英国物理学会评为2015年度十大物理学突破之首,被中国科技部评为2015年度中国科学十大进展之首。
没错,同样是潘帅。(也是本扑街的恩师...虽然后来我转投高能物理去了)
1997年潘建伟实现的是单个光子的单个自由度的量子隐形传态,2015年实现的是单个光子的多个自由度的量子隐形传态。
所以那些说华夏官方物理无人才的真的是又蠢又黑。
视线再回归量子隐形传态。
华夏的《老子》有句话,叫做‘道生一,一生二,二生三,三生万物’。
如今本土量子隐形传态可以说已经实现了道生一和一生二二生三,但离三生万物的距离还有非常非常之远。
因为这个‘万物’实在是太大了。
12克碳原子是1摩尔,即6.023*10^23个。
人的体重如果是60公斤,就大约有5000摩尔的原子,也就是3*10^27个。
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