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  • 1 # 朝花夕事

    中科大量子資訊實驗室的老大郭光燦院士曾經打過一個比方比喻量子通訊,說在美國的女兒生下孩子那一瞬間,遠在中國的母親就變成了姥姥,即便她自己還不知道。之所以她是姥姥別人不是,而且她一定會成為姥姥,就是因為她和女兒之間有一種“糾纏”關係。@Ivony 打的比方的重點是:“出兵的只有張遼和司馬懿”,這句話相當於把張遼和司馬懿“糾纏”到了一塊,如果沒有這句話,量子糾纏的意義就解釋不清了。高深模式 透過量子位元和EPR佯謬就能差不多理解量子糾纏的概念了吧。1)量子位元:在經典資訊系統中,資訊單元是以一個位或者位元(bit)作為資訊單元的。從物理學角度講,位元是一個兩態系統,如是或非、真或假、0或1等。在量子資訊系統中,常用量子位或量子位元(qubit)表示資訊單元,量子位元是兩個邏輯態的疊加態。(疊加態的介紹詳見@譚永 的回答)經典位元和量子位元的不同之處在於,它只能處於或,而量子位元可以處於和的任意疊加態。所以說,一個量子位元可以攜帶的資訊量,要遠遠大於一個經典位元攜帶的資訊,也就能理解為什麼量子計算機的速度要遠遠超過現在的計算機了。 2)EPR佯謬:”EPR佯謬“是Einstein, Podolsky and Rosen(愛因斯坦、波多爾斯基和羅森)三人提出的一個假想實驗。這個實驗的基本思想是:考慮一個由兩個粒子A和B(稱為EPR對)組成的複合系統,初始時它們的總自旋為零,各自的自旋為,隨後兩個兩個粒子沿相反方向傳輸,在空間上分開。若單獨測量A(或B)的自旋,則自旋向上(或向下)的可能機率為1/2,但若已測得粒子A自旋向上(或向下),那麼粒子B不管測量與否,必然會處在自旋向下(或向上)的本徵態上。愛因斯坦等人認為:如果兩個粒子分開足夠遠,對第一個粒子的測量就不會影響第二個粒子。EPR佯謬正是基於這種定域論的觀點提出的。然而玻爾則持完全不同的看法,他認為粒子A和B之間存在著量子關聯,不管它們在空間上分開多遠,對其中一個粒子實施局域操作,必然同時導致另一個粒子狀態的改變,這就是量子力學的非局域性。隨著量子光學的發展,越來越多的理論和實驗支援了玻爾的看法,否定了EPR的觀點。也就是說,量子糾纏是存在的,它和空間時間都沒關係。在量子力學理論中,人們習慣上將前面提到的半自旋粒子A和B(EPR對)的兩個獨立態(向上或向下)分別記為和,它們作為一個量子系統處於和的疊加態。也就是說,對其中一個粒子測量,就會知道另外一個粒子的狀態。補充一下,在量子體系中,光子的正交偏振態,電子或原子核的自旋、原子或量子點的能級,等等這些存在兩態(可以表示為1,0)的體系都可以用來製備“糾纏態”。(Schrodinger首先提出了“糾纏態”一詞,它是指多粒子體系或多自由度體系的一種不能表示為直積形式的疊加態。)EPR對就是最簡單的糾纏態。

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