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  • 1 # 章魚博士

    就我所知應該是靠相互作用,可以讓兩粒子相互作用(比如兩個原子間的碰撞),或者靠第三者(比如一個原子發出的光子與另一個原子作用),都可以糾纏。其實糾纏是廣泛存在的,只是可直接利用的不多。

    量子糾纏是量子力學中最難令人困惑的概念,它可以簡單的被描述為:兩個處於未知狀態的糾纏粒子可以保持一種特殊的關聯,一旦我們測量其中一個粒子的狀態(比如該粒子的自旋向上,或“0”),就能夠瞬間知道另一個粒子的狀態(即自旋向下,或“1),無論它們之間的距離有多麼遠。

    這種瞬時感應被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”,也因此引發了愛因斯坦和玻爾的世紀論戰。過去已經有許多的實驗,包括這次墨子號的實驗,都支援了玻爾的觀點——驗證了量子力學的正確性。(關於這一爭論有興趣的讀者可閱讀《宇宙貝爾實驗室》,文中提到了貝爾不等式、隱變數、定域實在論等概念。)。事實上,產生糾纏粒子對的方法有好幾種,但我接下來會簡單地描述一個最常被用到,也是最容易的一種。

    這個方法是透過一種叫做自發參量下轉換(SPDC)的過程來實現量子糾纏的。聽起來好像很複雜,但其實原理很簡單。

    將一個高能的光子發射到一個非線性的晶體時,該光子會被分裂成兩個只有初始能量一半的光子(能量守恆定律)。需要注意的是,這是一個非常低機率的事件,並不是每個光子透過晶體都會被分裂,有許多的光子會毫不受影響的透過晶體。但是一束鐳射包含了數萬億個光子,因此也能產生可觀數量的光子對。

    這個過程存在著一點隨機性,比如被分裂的兩個光子朝著相同的方向傳播,這並不是我們想要的:但是根據動量守恆,我們可以預測發射出來的光子對會朝相反的方向傳播,因此我們就可以正確的置放鏡片的位置。

    這樣的兩個光子就算“糾纏”了麼?當然沒有,我們還需要知道一個很重要的性質,即偏振。光子朝著不同方向進行振動,就會有不同型別的偏振,比如水平偏振、垂直偏振或圓偏振。

    如果晶體的光學軸是垂直的,那麼發射垂直偏振的光子後,晶體就會將它們分裂成兩個水平偏振的光子:如果晶體的光學軸是水平的,併發射水平偏振的光子,晶體就會將它們分裂成兩個垂直偏振的光子:但是,如果你想得到糾纏的光子,還需要一個額外的條件:偏振必須是不確定的。換句話說,我們無法確定被分離的光子究竟是水平偏振還是垂直偏振。

    為了達到這個目的,我們需要將兩種不同型別的晶體粘在一起。接著發射一束對角的偏振光,即水平和垂直偏振光的混合態。如此,我們就無法確定究竟是哪種晶體將它們分裂,發射出來的光子就同時處於水平偏振和垂直偏振的疊加態

    這樣,我們就製造了一對糾纏的光子。接著,就可以將光子對分別發射到相距1203公里遠的兩個地面站。如果其中一個地面站測量了其中一個光子,並確定了它的狀態(水平偏振或垂直偏振),就立即能夠知道在另一個地面站測量到的光子的狀態。

    基本上,如果你看到某個關於量子糾纏的實驗,至少有75%都是用自發參量下轉換的方法來實現量子糾纏。但是這個方法有一個缺點是,每當在實驗中製造出糾纏的光子對後,它們會被分別傳送到相距很遠的兩個點進行測量。但是在光纖和大氣中傳輸中的糾纏的光子會很快的衰減,難以長時間的維持,因此在地面上進行這個實驗的距離是非常有限的。

    而在墨子號上進行實驗的優勢在於外太空的真空環境對光的傳輸會造成較少的干擾,因此可以實現長距離量子糾纏分發。在這一方面,中國已經遙遙領先。

  • 2 # 夜貓子222859756

    光子不僅僅具有波,粒二象,還有一個隱藏屬性,很難被察覺,它是先於波粒二象產生的。簡單的說,時間是建立在光的第三隱藏屬性上的,即時間產生的(波粒二象互動與在它們之前產生的光的“面”屬性的背景參照)背景參照。這時的光子才會出現三維可確定運動。 宇宙產生過程中這是最接近可確定三維運動的不確定二維運動。

    而存在三維可確定運動的物質會出現映象現像,而光子在從二維表現出三維反應的過程時,狀態是不穩定的重新組合,即出現質量及質量差,也是光子背景參照物變化的反應。這時背景參照之間就會出現映象比較現象和光子的重組。

    這時被折射重組後的光子與原貌會出現更大差異,其中就存在糾纏的量子現象,就好像重新結合的粒子,如果質量接近是一半對一半,但由於各自原對應參照和新參照沒有統一,就會產生一體的反向對應運動。

    好比兩夫妻,雖然結合了在一起,但如果生活中出現與老人相關的問題時,卻往往一個想的是婆家,一個想的是母家。

    做了個量子模型,僅供參考。

    一根鐵絲,兩個線頭,線頭會有規律交叉,分離。二個線頭卻出現有二根,三根,四根疊加。每次交叉都會相互影響。(外搭與內搭)根據弧度大小。

    無論兩個線頭分開多遠,也會重合,這應該是糾纏量子軌道的特徵。(僅僅是推演)

    理論上,內部只需要三個陣列,就可以全景覆蓋。

    再補充一重要點:量子糾纏並不是兩個獨立量子,而是一個量子的變形態。

    所以,糾纏量子出現的超光速現象是自身參照。並不是“相對”參照。

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