量子纠缠是如何被观测到的?

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4个答案
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LePtC物理学博士生

2014-11-08 19:28

(这是一系列回答,上一篇:什么是量子纠缠?

上一篇偶萌讲到,当阿狸突然变卦的时候,桃子一端接收到的量子态突然由 Sz± 的混合态变成了 Sx± 的混合态,然而桃子无法解读出这种信息(量子统计可以计算出来,两种情况是对应同一个系综的)。只有当阿狸用经典的通讯手段把他的笔记发给桃子后,桃子才能解读出哪些时候是 Sz,哪些时候是 Sx。可见,量子纠缠必须通过对比两边的实验结果才能看出来,所以无法利用量子纠缠来超光速地传递信息。

然后你会想到其实偶们用黑白球也可以实现“测绿色”的效果丫? 比如阿狸突然把“黑白测试仪”换成了“泡利牌测试仪”,而这个泡利牌测试仪给出的±结果是随机胡说八道的,这样不也实现了“两边的笔记突然不再有关联”的效果嘛?这一切都是阿狸一厢情愿的,是他自己把自己的笔记搞乱了,桃子没有受到任何影响,没有什么超光速的联系发生。

Very good,没错,只测两种量仍然是不能区分量子纠缠和经典关联的,必须测三种量,两种理论之间才会出现差别,这就是那篇问答里 ziyuemath 需要讲GHZ态的原因,而这个差别就是九维空间所讲的贝尔不等式


假设粒子的状态其实就像黑白球那样,从一开始就确定了,只不过我们不知道而已。假设我们要测的是Sa、Sb、Sc 三种方向的自旋,那么纠缠的粒子对一共有8种可能的状态:

因此,阿狸测到Sa+且桃子测到Sb+的概率为P3+P4,阿狸测到Sa+且桃子测到Sc+的概率为P2+P4,阿狸测到Sc+且桃子测到Sb+的概率为P3+P7,由于所有的P都是非负的,有


这就是贝尔不等式!简单吧~


而量子力学可不同意这么搞,量子力学认为,当阿狸测出 S1a+ 态时,桃子一端的态必为 S2a- 态,设 a 方向和 b 方向的夹角为 θab,则量子力学可以算出来此时桃子从 S2a- 态测出 S2b+ 的概率为
(这个公式的推导需要专业的量子力学知识,这里就不科普啦)

那么贝尔不等式等于是说:

这个不等式才不成立呢!比如a和b垂直,c以45°夹在中间,得 0.5 <= 0.292 !

终于有个能测的东西来判断到底是黑白球理论正确还是量子力学正确了,贝尔本人本来是想支持爱因斯坦的,没想到实验结果却事与愿违,量子力学大获全胜,违反贝尔不等式最高达 9σ 个置信度(关于标准差和置信度的介绍可以看这个回答) 也就是说,从一开始黑白球理论的假设就是错的,EPR从此被冠以“佯谬”,微观世界根本不是黑白球那么简单。


偶还没想好下期该写神马耶(mei ren dian zan),要不咱完结了吧(bu xiang xie le) ^_^ (heng)

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我就说怎么没看见贝尔不等式,在这里啊。

2 4

scythe7三只脚的猫

2014-11-10 09:24
支持者: chimo007 Yauyauchan

没法写进讨论,就开个答案写吧

@LePtC

你的前提是量子规模下(也就是不得不搞出量子概念的测不准尺度下)测出来这些东西是这个分布规律。但正因为不得不搞量子概念来说我们测不准不是不努力,所以可以认定,其实你们并不确定自旋是永远只有那两种,所谓非此即彼也只是在非量子规模下观察的结果,或是脑补结果。这样的模式是不是有点循环引证呢?

第二次@LePtC

网页又有问题了,没法直接回复,我就直接编辑自己的所谓答案吧

你写的费曼路径的那篇我刚才看了一下,你的意思是量子理论可以包容进经典力学的内容,并不发生本质冲突,这个我知道,但我的问题不是量子理论和经典力学的冲突,而是如果你不假设它存在,是否还能引导出它的存在?假设它们不矛盾然后证明它们不矛盾其实没有产生新内容,并不能作为证明哦。

施特恩格拉赫实验那篇之前我看了,至于说不同意结果和没看懂之间究竟哪个更符合我这会儿的状态,也是需要我们讨论一下来让它坍塌到某个确定状态的,对伐?

系列里的其他部分我也瞄了一眼,我是外行,所以只能用非术语的方式来和你交流,有些可能业内很熟悉的东西,我会需要你本着这个系列的初衷,大致用外行语言描述一下,有劳之处先多谢了。

我不太明白well define物理量是如何定义的,是说自身解释完美么?如果没有假设成分是不是还完美呢?

比如说,一辆车的油箱可以有数不清的(不是无穷)油量状态,但是油量警报只会在油量低于某个值的时候发出,但是你不能因此就认为油量只有够和不够两种情况,哪怕车辆每天都是在中午显示油不够了,这个警报也和中午的太阳位置没有关系,只和车辆里程有关,虽然车辆里程眼下是和时间挂钩的,但你永远不能保证车辆不被挪作他用,所以你对车辆油量报警器中午会响的预测只是个基于概率的统计结果,而非是辆车就该中午报警。

相应的,自旋表现出的那些状态,没有观察到更多状态可能是在它们向外广播的内容就只有这些,所有中间状态都被取整或是其他方法翻译成自旋的那几种状态来表现。这里面是一套尚未观察到的黑箱机制。只凭结果说统计结果是必然的,这事儿就。。。。。很商业化了

倒不是觉得量子理论和观测不符,而是觉得,用这样的理论去了断继续探索的动力,这事儿老符合企业经营者的理念了,但和科学精神背道而驰,甚至会在一段时间内阻碍科学进步。因为大家觉得统计数据够用了,不用费心去研究深一步的观测手段了,反正那也是白费。

0 19

Eric.He理论物理研究员

2014-11-09 11:44

这是一系列回答,上一篇:什么是量子纠缠?

上一篇偶萌讲到,当阿狸突然变卦的时候,桃子一端接收到的量子态突然由 Sz± 的混合态变成了 Sx± 的混合态,然而桃子无法解读出这种信息(量子统计可以计算出来,两种情况是对应同一个系综的)。只有当阿狸用经典的通讯手段把他的笔记发给桃子后,桃子才能解读出哪些时候是 Sz,哪些时候是 Sx。可见,量子纠缠必须通过对比两边的实验结果才能看出来,所以无法利用量子纠缠来超光速地传递信息。

然后你会想到其实偶们用黑白球也可以实现“测绿色”的效果丫? 比如阿狸突然把“黑白测试仪”换成了“泡利牌测试仪”,而这个泡利牌测试仪给出的±结果是随机胡说八道的,这样不也实现了“两边的笔记突然不再有关联”的效果嘛?这一切都是阿狸一厢情愿的,是他自己把自己的笔记搞乱了,桃子没有受到任何影响,没有什么超光速的联系发生。

Very good,没错,只测两种量仍然是不能区分量子纠缠和经典关联的,必须测三种量,两种理论之间才会出现差别,这就是那篇问答里 ziyuemath 需要讲GHZ态的原因,而这个差别就是九维空间所讲的贝尔不等式


假设粒子的状态其实就像黑白球那样,从一开始就确定了,只不过我们不知道而已。假设我们要测的是Sa、Sb、Sc 三种方向的自旋,那么纠缠的粒子对一共有8种可能的状态:

因此,阿狸测到Sa+且桃子测到Sb+的概率为P3+P4,阿狸测到Sa+且桃子测到Sc+的概率为P2+P4,阿狸测到Sc+且桃子测到Sb+的概率为P3+P7,由于所有的P都是非负的,有


这就是贝尔不等式!简单吧~


而量子力学可不同意这么搞,量子力学认为,当阿狸测出 S1a+ 态时,桃子一端的态必为 S2a- 态,设 a 方向和 b 方向的夹角为 θab,则量子力学可以算出来此时桃子从 S2a- 态测出 S2b+ 的概率为
(这个公式的推导需要专业的量子力学知识,这里就不科普啦)

那么贝尔不等式等于是说:

这个不等式才不成立呢!比如a和b垂直,c以45°夹在中间,得 0.5 <= 0.292 !

终于有个能测的东西来判断到底是黑白球理论正确还是量子力学正确了,贝尔本人本来是想支持爱因斯坦的,没想到实验结果却事与愿违,量子力学大获全胜,违反贝尔不等式最高达 9σ 个置信度(关于标准差和置信度的介绍可以看这个回答) 也就是说,从一开始黑白球理论的假设就是错的,EPR从此被冠以“佯谬”,微观世界根本不是黑白球那么简单。

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