更多

量子力学非定域性

2012-03-22 09:28:02 来源:

量子力学的非定域性或许为人类未来的“即时”通信带来了曙光。这种非定域性或许从物理定律上给人类以能够类似于科幻电影以及小说所描绘的那样的方便而优越的信息传递的可能性。

这是一种利用量子纠缠来获得的信息影响。它来源于 爱因斯坦与玻尔的论战。起源于一篇名为EPR佯谬的著名论文。随着时代的发展与技术的进步,EPR佯谬被试验给判定。爱因斯坦用来反对量子力学的观点却被证明为这正是一种量子力学效应。相对论的定域性必须被抛弃。世界在以一种仍然未知的方式进行着非定域的联系。而这种联系就被现在用来研究进行“即时通信”的可能性。

其实仔细来考虑一个爱因斯坦所设想的思想试验。在一个空间点激发了两个粒子。假设将这两个粒子组成的量子系统调制成单态(单态是一种纠缠态,纠缠态可定义为不能表为直积相乘形式的叠加态),然后将两个粒子在空间上分开。为了获得关于粒子自旋状态的信息,我们可以对其中一个粒子进行测量。只要测得其中一个粒子的自旋的确定值,我们就可以依据关于自旋的守恒的定律来确定另一个粒子的自旋状态。我们就获得了关于另一个粒子的信息。如果这两个粒子在产生之后相互离开的这样远以至于是类空间隔。那么这两个粒子的相关性的联系是超光速的,是瞬时的,是非定域性的。我们的观测甚至可以超光速的影响遥远的空间某处的态。

也许你会要问,我们只是知道了遥远粒子的状态而已,并没有改变遥远粒子的态。但是基于量子力学的几率解释与态叠加原理,在没有测量之前,遥远粒子的态是概率性的(可能取自旋向上也可能取自旋向下,且概率都为0.5),但是测量之后是确定的(确定的向上或向下,随我们观测值而变)。所以,我们确实非定域改变了遥远粒子的量子态。

这种改变是否确实可以传递信息呢?霍金认为是不可以的。他的理由是;我们不能决定我们所观测到的是什么。所以我们不能决定遥远粒子的态是什么。所以我们不能把我们希望告诉遥远区域的信息传递过去。

但是一种折衷的方案被广泛讨论与使用。即使用经典信息告诉对方我观测到的结果(或其加密形式)是什么(密钥),然后对方依据你所给的经典信息以及他所测得的结果翻译出你所希望传递的信息。由于翻译信息时量子态和经典信息缺一不可,又由于量子态拥有不可克隆定理,使得第三方从理论上来说不可能盗取所传递的信息。这就是量子密码学、量子通信、量子对策论、量子远程传态等最基本的原理。

但由于上述量子过程中使用了经典通信手段,从而本质上来说,信息的传递速度仍然不能快过光速。那么基于量子力学的超光速通信是否可能呢?

理论上来说,这仍然是没有完全被判定的。但其困难是深刻的。

主要在于,由相对论的洛伦茨变换可以知道,如果存在相对于某参考系A超光速v运动的粒子,那么这个粒子相对于另一个参考系B(B相对A以可小于光速且大于某一依赖于v的速度值)是往时间的过去运动的。(注:现在已经观测到粒子的超光速运动,但仍然认为那是不能超光速传递信息的。)又由于相对性原理,任意参考系是等价的,故超光速运动的存在意味着往时间的过去运动也是存在的。然而往时间的过去运动的存在意味着粒子可以形成闭合时空轨迹(回到时空远点)。然而这就可能产生祖父悖论。

相关热词搜索: 量子力学 定域

上一篇:希格斯玻色子的回家路
下一篇:漫谈绿色核能发展之路(1):总论

头条推荐

栏目本月热点

宇宙

精彩图片

前沿