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“纠缠态”是现实世界的必然特征

科普小知识2022-03-18 02:54:15
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中新社北京九月四日电(记者方)用来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?根据物理学家组织网络最近的一份报告,英国物理学家团队已经从数学上证明,任何有经典局限性的理论都必须包含“纠缠态”特征。

纠缠是量子力学最著名的预测。它描述了两个相互缠绕的粒子。即使它们相距很远,一个粒子的行为也会影响另一个粒子的状态。当其中一个被操作(例如量子测量)并且状态改变时,另一个将立即改变相应的状态。

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新一期的《物理评论快报》上发表了一篇论文,指出纠缠不仅是量子理论的一个不可避免的特征,也是任何非经典理论乃至未发展理论的一个不可避免的特征。

与经典理论相比,量子理论有许多奇怪的特点。研究人员说,传统上,物理学家研究经典世界是如何由量子创造出来的,但我们开始颠倒这个推理过程,转而研究经典世界是如何塑造量子的。结果表明,纠缠作为最奇怪的特征是完全可以预料的。这意味着量子理论明显的奇异性是超越经典理论的必然结果,甚至是我们不能抛弃经典理论的必然结果。

演示过程的主要思想是,任何描述现实的理论,在某种程度上,必须像经典理论一样,在一定范围内展示出来。例如,量子理论在退相干过程中满足经典极限的要求——当一个量子系统与外部环境相互作用时,它就失去了量子相干性和所有使它量子化的条件。因此,这个系统可能会变得符合古典理论的期望。

换句话说,任何能够恢复经典理论的非经典理论都必须包括纠缠态。这个结论可能是许多其他相关发现的开始,例如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。同时,这一结论也为未来的非经典后量子理论提供了更清晰的轮廓。

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