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CERNET第24届学术年会
选择字体:      科技日报  发布时间:2017-09-05

“纠缠态”是现实世界的必然特征

数学证明其同样适用于后量子理论时代

  用于描述量子物理世界的“纠缠态”,是否同样适用于后量子理论时代?据物理学家组织网日前报道,英国物理学家团队已在数学上证明,任何具有经典局限的理论都必然包含“纠缠态”特征。

  纠缠是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远,一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

  来自英国帝国理工学院、伦敦大学学院、牛津大学和诺丁汉特伦特大学的物理学家,在最近一期的《物理评论快报》上发表论文提出,纠缠态虽然与直觉相悖,但它不仅是量子理论的必然特征,也是任何非经典理论,甚至是尚未发展的理论的必然特征。

  与经典理论相比,量子理论有许多奇怪的特点。研究人员介绍,传统上,物理学家研究经典世界是如何从量子中产生的,但我们开始扭转这一推理过程,而是看看经典世界是如何塑造量子的。结果表明,纠缠态作为最奇怪的特征完全在意料之中。这暗示了量子理论表面上的奇怪之处,恰恰是超越经典理论的必然结果,甚至可能同时是我们无法将经典理论抛诸身后的必然结果。

  论证过程的主要思想是,任何描述现实的理论,在某种程度上都必须像经典理论那样,在一定的局限内展现。比如,量子理论满足了在退相干过程中具有经典极限的要求——当一个量子系统与外界环境相互作用时,就失去了量子相干性和所有使其成为量子的条件。因此,该系统有可能变得符合经典理论预期。

  也就是说,任何能恢复经典理论的非经典理论都必须包含纠缠态。这一结论可能是许多其他相关发现的开始,诸如可以指导物理学家描述信息因果关系、比特对称性和宏观局部性等特征。同时,这一结论还提供了一个关于未来的非经典后量子理论的更清晰轮廓。

  总编辑圈点

  量子世界确实不同于经典世界,在这里,光具有波粒二象性,粒子们有逆天的心灵感应。它如此诡谲,以至于爱因斯坦认为,量子纠缠是鬼魅般的超距作用,对此嗤之以鼻。物理学的大厦由经典物理和量子物理支撑,科学家一直在寻找这两根柱子之间的通路。如果任何具有经典局限的理论必然包含“纠缠态”特征,那至少说明这条通路一定存在。不过,不得不承认,在这数学证明面前,笔者的理解力已经节节败退,陷入了“似懂非懂”的“叠加态”。

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