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皇帝 | 2019-5-15 08:02:56

1935年,愛因斯坦在普林斯頓的辦公室內望著窗外的天空。他還是不信上帝會玩骰子。其實他也不相信有宗教裏面那種會干涉人類命運的上帝,他所指的是支配著宇宙萬物如何運轉的優雅法則。

雖然愛因斯坦自己就是量子力學的開創者之一,但是打從他的好友玻恩(Max Born)於1926年用機率來詮釋薛丁格的波動方程式後, 他就與量子力學漸行漸遠了。尤其第二年海森堡提出不確定性原理,主張沒有所謂的客觀實在,只有觀測所得的結果──這所謂的「哥本哈根詮釋」更完全違背他的信念,難道月亮只有當你看它的時候才存在?!

他與他們的精神領袖波耳多次辯論,但波耳總是能成功擋下他每次的攻擊。將近十年過去,隨著量子力學日漸堅實,越來越多物理學家加入他們的陣營,但他仍堅守立場,而今他終於找出不確定性原理的漏洞了!

1935年的今天,愛因斯坦與波多斯基(Boris Podolsky)、羅森(Nathan Rosen)三人共同發表一篇論文〈物理實在的量子力學描述能被視為完備的嗎?〉。這個後來以他們三人姓氏開頭字母簡稱的「EPR悖論」設想了一個思想實驗:A、B兩個粒子交互作用後彼此遠離。雖然不確定性原理指出:位置越精確則動量越不確定,反之亦然。但我們可以只測量A粒子的動量,而根據守恆定律推算出B粒子的動量;同時我們只測量B粒子的位置,也可得知A粒子的位置。如此一來,我們就可以同時知道兩個粒子的動量與位置,但量子力學卻無法同時表述出這兩個物理量的值,可見它並不完備。

薛丁格讀了這篇論文後,深表同意,並用「量子纏結」這個名詞稱呼這兩個產生交互作用的粒子,指出其荒謬之處:若按照哥本哈根詮釋,測量A粒子才讓它從各種可能性的「疊加態」崩陷為某一特定狀態;而在此瞬間,B粒子也會從疊加態崩陷為與A互補的狀態。假設我們等這兩個粒子相距甚遠才測量,那麼測量仍在地球的A粒子竟會瞬間影響已經遠在冥王星的B粒子,豈非違反了狹義相對論已經證明的「光速是無法超越的極限」?!愛因斯坦聞之也附和嘲笑這根本是「鬼魅的超距作用」。

然而量子世界中似乎真的存在超距作用。愛因斯坦過世十年後,愛爾蘭物理學家貝爾(John S. Bell)於1964年提出檢驗量子纏結是否存在的實驗方法。等到一九八○年代技術成熟以後,許多實驗的統計結果都違反了「貝爾不等式」,代表量子纏結的確成立。

愛因斯坦為了駁斥不確定性原理而提出EPR悖論,沒想到反而開啟一連串研究,證實了更匪夷所思的量子纏結現象。或許正如波耳所說的:「如果你沒對量子力學深感震驚的話,表示你還沒瞭解它。」

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皇帝 | 2019-5-15 08:06:13

量子纏結(quantum entanglement)是很熱門的研究領域,像光子、電子一類的微觀粒子,或者像分子、碳60、甚至像小鑽石一類的介觀粒子,都可以觀察到量子糾纏現象。

現今,研究焦點已轉至應用性階段,即在通訊、計算機領域的用途(量子電腦),然而,物理學者仍舊不清楚量子糾纏的基礎機制。

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何處是天涯
伯爵 | 2019-5-15 11:48:22

所以量子糾纏是無所不在?
太深奧了.......
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皇帝 | 2019-5-15 21:18:04

何處是天涯 發表於 2019-5-15 11:48
所以量子糾纏是無所不在?
太深奧了.......

其實在次原子的世界量子效應才會顯現出來,但量子糾纏的確是無所不在。

量子糾纏效應的確非常深奧,物理學家雖然觀測到此現象,但是至今仍然不清楚量子糾纏的機制。

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jkjkjk110
王子 | 2019-5-20 13:18:57

這文我一直在思考
所以我就提出幾個疑問吧


首先
量子是否有多重糾纏
一對多或相反的狀態
如果有那是否會多重影響

其次
不是單一量子存在的狀況
複數結合的量子
那是否也存在多種狀況
a量子為單數 b量子為多數
那a量子的轉動能否影響b量子



上帝是否擲骰不知道
但上帝手上有骰子那有多少面
我比較想知道

就連硬幣都有可能會卡在縫隙立起來
那事物或許就不用只看正反
而是能想出多少面
或者使他擲骰的因素

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皇帝 | 2019-5-20 17:49:46

jkjkjk110 發表於 2019-5-20 13:18
這文我一直在思考
所以我就提出幾個疑問吧

量子當然有多重糾纏,即多個粒子之間有作用力。

但是多體問題是個非常困難,目前能解析解的只有氫原子,一個電子及一個質子之間的作用力。

氦原子牽涉到了兩個電子及氦原子核,就只能用近似解。

好友提到的a量子為單數 b量子為多數情況不存在,如果有五個粒子,那就是五個粒子之間彼此之間的交互作用力需要一起考慮,所以IBM目前第一代的量子電腦都是一兩個粒子設計的qubit。

量子電腦最新的發展好友可以參考https://buzzorange.com/techorange/2019/03/12/quantum-moore-law/
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