2。 3 量子纠缠态及其性质
纠缠系统被定义为量子态不能被认为是其局部成分状态的产物;也就是说,它们不是单个粒子,而是一个不可分割的整体。在纠缠中,一个组成部分在不考虑其他成分的情况下就无法完全描述。需要注意的是复合系统的状态始终是表达作为一个总和,或叠加,局部成分的状态的产品;如果这个总和必然有一个以上的期限,那就是纠缠不清的。
量子系统可以通过各种类型的交互纠缠。对于实验目的可能达成纠缠的一些方法,请参阅下面有关方法的部分。当缠结的颗粒通过与环境的相互作用而缠结时,缠结是破碎裂的;例如,当进行测量时。作为纠缠的一个例子:亚原子粒子衰变成缠结的其他粒子对。衰变事件遵循各种守恒定律,因此,一个子粒子的测量结果必须与其他子粒子的测量结果高度相关(从而保留总动量,角动量,能量等等)在此过程之前和之后大致相同)。例如,一个旋转ζ粒子可以衰减成一对旋转½粒子。由于之前和这种衰变后的总自旋必须为零(角动量守恒),每当第一颗粒被测量为旋转起来的一些轴,另外,当在同一轴线上测量时,总是发现被向下旋。(这被称为自旋反相关情况;如果测量每个自旋的先验概率相等,则该对称为处于单重态)。如果我们分离所述两个颗粒,可以更好地观察到纠缠的特殊性质。我们把其中一个放在华盛顿的白宫,另一个在加州大学伯克利分校(思想实验,而不是实际的)。现在,如果我们测量这些粒子之一(例如旋转)的特定特征,则得到一个结果,然后使用相同的标准(沿相同的轴旋转)测量其他粒子,我们发现第二颗粒的测量将与第一颗粒的测量结果(互补意义上)相匹配,因为它们的值将相反[2]。
上述结果可能或可能不被认为是令人惊讶的。一个经典的系统将显示相同的属性,和一个隐变量理论一定会被要求这样做,基于保护的一样经典和量子力学角动量。不同之处在于,经典系统对于所有可观测量都具有确定的值,而量子系统则不具有确定性。在下面将要讨论的是,这里所考虑的量子系统似乎获取用于沿自旋的测量的结果的概率分布的任何所述的轴的其他于测量颗粒第一颗粒。此概率分布是一般的不同从它会是什么,而不第一颗粒的测量。在空间分离的缠结颗粒的情况下,这肯定可以被认为是令人惊讶的。
2。 4 悖论
矛盾的是,对任一粒子进行的测量显然会使整个纠缠系统的状态崩溃 - 并且在测量结果的任何信息可能传达给其他粒子之前(假定信息不能比光),因此确保了纠缠对的其他部分的测量的“正确”结果。在量子形式主义中,对其中一个粒子进行自旋测量的结果是崩溃成每个粒子沿着测量轴线具有确定的旋转(向上或向下)的状态。结果被认为是随机的,每种可能性的概率为50%。然而,如果沿相同的轴测量两个自旋,则发现它们是反相关的。这意味着在一个粒子上进行的测量的随机结果似乎已被传递给另一个粒子,从而当它也被测量时,它可以成为“正确的选择” [3]。
2。 4 隐变量理论来自优O尔P论R文T网WWw.YoueRw.com 加QQ7520`18766
悖论的一个可能的解决方案是假设量子理论是不完整的,而测量结果取决于预定“隐含变量” [4]。在颗粒的被测量的状态包含一些隐藏的变量,其值有效地确定,从分离的瞬间,是什么自旋测量的结果将是正确的。这意味着每个粒子都携带所有必需的信息,在测量时无需从一个粒子传输到另一个粒子。爱因斯坦等人原本认为这是悖论的唯一出路,接受的量子力学描述(随机测量结果)必须是不完整的。(事实上,即使没有纠缠,事实上也可能出现类似的悖论:单个粒子的位置在空间上分布,并且两个广泛分离的检测器试图在两个不同的地方检测到粒子,必须立即获得适当的相关性,使得它们不会同时检测粒子)