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如今 量子纠缠也能 眼见为实 了

发布时间:2022-10-19 10:00:53 所属栏目:动态 来源:网络
导读:

  相不相信,世界上有这样的事,两个物体,不管相隔千万光年,只要建立了“联系”,一个物体状态根本,另一个物体就会同时变化?



  没错了,量子纠缠就是指一个系统

  相不相信,世界上有这样的事,两个物体,不管相隔千万光年,只要建立了“联系”,一个物体状态根本,另一个物体就会同时变化?
 
  没错了,量子纠缠就是指一个系统里,组成系统的各个粒子就是系统的不同部分,它们的运动状态构成了整体的运动状态,假设一个零自旋中性π介子衰变成一个 电子与一个正电子 。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动。电子移动到区域A,在那里的观察者“爱丽丝”会观测电子沿着某特定轴向的自旋;正电子移动到区域B,在那里的观察者“鲍勃”也会观测正电子沿着同样轴向的自旋。在测量之前,这两个纠缠粒子共同形成了零自旋的“纠缠态” ,是两个直积态(product state)的叠加,以狄拉克标记可表示为:
 
  Psi=1/[2^1/2]*(|↑○X>|↓○X-|↓○X>|↑○X)
 
  其中,|↑ ○X、|↓○X分别表示粒子的自旋为上旋或下旋。 在圆括弧内的第一项表明,电子的自旋为上旋当且仅当正电子的自旋为下旋;第二项表明,电子的自旋为下旋当且仅当正电子的自旋为上旋。两种状况叠加在一起,每一种状况都有可能发生,不能确定到底哪种状况会发生,因此,电子与正电子纠缠在一起,形成纠缠态。假若不做测量,则无法知道这两个粒子中任何一个粒子的自旋,根据哥本哈根诠释,这性质并不存在。这单态的两个粒子相互 反关联 ,对于两个粒子的自旋分别做测量,假若电子的自旋为上旋,则正电子的自旋为下旋,反之亦然;假若电子的自旋下旋,则正电子自旋为上旋,反之亦然。量子力学不能预测到底是哪一组数值,但是量子力学可以预言,获得任何一组数值的概率为50%。

  而在粒子的世界里,左右手的“手套”就是粒子的自旋运动“方向”。自旋可以简单地看成物质粒子“自转”运动中假设的质点矢径扫过面积速度的大小,或刚体定轴转动的剧烈程度,也就类似宏观物体,比如车轮旋转的角动量(L=r·mv,其中r为半径,m为质量,v为速度,SI量纲为kg·m^2/s),不过粒子的“自旋”产生的是磁场。自旋为半整数的粒子称为费米子,服从费米-狄拉克统计;自旋为非负整数的粒子称为玻色子,服从玻色-爱因斯坦统计 。复合粒子的自旋是其内部各组成部分之间相对轨道角动量和各组成部分自旋的向量和,即按量子力学中角动量相加法则求和。已发现的粒子中,自旋为整数的,最大自旋为4;自旋为半整数的,最大自旋为3/2。
 
  现在科学家已经发现,自旋为1/2的粒子,就是“费米子”,组成形形色色的物质,而自旋为0,1,2的整数的粒子,是“玻色子”,它们产生物质体之间的力。自旋为半整数的费米子都服从泡利不相容原理,而玻色子都不遵从泡利原理。

(编辑:温州站长网)

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