網友問:量子糾纏為什麼能超光速,糾纏效應需要能量嗎?

2020-12-06 艾伯史密斯

糾纏粒子對之間的超距作用,本身是不傳遞能量的,也不傳遞有效信息,至於量子糾纏更深層的機制,目前還是科學中的謎團。

量子力學的正統詮釋,可以很好地描述量子糾纏的規律;科學就是這樣,可以通過數學方式,來描述物質的發展規律,至於更深層的機制,科學不一定能揭示。

比如萬有引力定律,可以很好地描述弱場下的引力作用,但是卻揭示不了引力的本質;又比如我們知道不確定原理的精確公式,卻不了解不確定性原理更深層的機制。

量子力學描述,處於糾纏態的兩個粒子,無論它們相距多遠,本質上是一個整體,由同一個波函數進行描述;一旦我們對其進行測量,波函數塌縮成兩個量子態,這種塌縮過程是同時的,無視距離的,塌縮結果也是隨機的,所以不能傳遞有效信息。

其中說到的「有效信息」,部分讀者可能難以理解,我們假設A有一段確定的信息a,要傳遞給B,那麼信息a就是有效信息,無論A通過什麼方式把這段信息傳遞給B了,都說明信息傳遞成功。

在量子糾纏中,無論你用什麼辦法,也無法利用超距作用來傳遞有效信息,因為在量子糾纏中,波函數塌縮結果是隨機的。

但是糾纏粒子的隨機坍縮結果,存在一定關聯性,我們可以利用這種關聯性來作為信息傳遞的密鑰,量子通信原理就是這樣的,加密信息只能通過傳統通訊方式進行傳遞,隨機密鑰通過量子糾纏進行傳遞,所以有效信息的傳遞速度取決於傳統通訊,也就無法超過光速。

目前科學家能在數學上,精確預言量子糾纏的所有結果,以及結果的可能性,但是更深層的機制沒人說得清楚,或許不是我們這個時代的物理學能解釋的。

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    什麼是量子糾纏? 量子糾纏是發生在光子、電子這一類構成物質的基礎粒子上的一種量子效應。按尺度劃分,世界有宏觀和微觀之分,量子效應就主要發生於原子及亞原子尺度下的微觀世界。量子糾纏這個概念是由波動力學的創始人薛丁格命名的。
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    為什麼量子糾纏超越光速至少10000倍!但卻不違背相對論?愛因斯坦的狹義相對論指出,光速是不可超越的,也就是說,光速是宇宙中最快的速度,但是為什麼量子糾纏超光速至少10000倍但卻並不違背相對論呢?如果某種速度現象不是物質的運動,沒有相對論的約束,有可能超過光速嗎?答案是肯定的,只要不是物質運動的速度,相對論就不會產生約束。到目前為止,還沒有科學家得出量子糾纏超過光速的絕對結論,但它得到了許多權威人士的支持。瑞士科學家最近表示,他們已經在實驗中證明,糾纏亞原子粒子之間的信號傳輸速度遠遠快於光速,達到光速的一萬倍。
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    奧利維爾·曼努埃爾有一個想法,他向伊桑提問:這是一個遠景,但量子糾纏能夠用於通信領域嗎?這確實值得商榷,讓我們一同看向這個想法。兩枚硬幣,一枚展現了正面,另一枚展現的是背面。即便我們相隔在光年之外,你都能不假思索地知道結果。半整數自旋粒子的量子機械貝爾測試。在量子物理學中,我們通常不會糾纏硬幣,而是糾纏單個粒子如電子、光子,他們擁有+1或-1的自旋。如果你測量其中一個的自旋,你便能立即知道另一個的自旋,即便它處在宇宙中央。
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    這是為什麼呢?根據質能方程可知,有質量的物體隨著運動速度的增加,慣性質量也會相應增加,而慣性質量等效於引力質量,物體的運動速度越快,它的質量就越大,而繼續加速所需要的能量也就越大。宇宙膨脹理論上,隨著物體的速度不斷接近於光速,它的質量將會趨近於無窮大,而要繼續加速,所需要的能量也是無窮大,而根本不可能有無窮大的能量將物體推進到光速,所以任何有質量的物體都無法達到光速。有質量的物體無法達到光速,而靜止質量為零的物體同樣不能超越光速。
  • 讓愛因斯坦困擾的,量子糾纏是什麼?
    量子糾纏是什麼?就像你和對象相隔千裡,一邊綠了另一邊的你也綠了你有沒有想過兩個物體相隔千裡也能存在一種微妙的聯繫,這絕不是科幻電影中的超能力,就連愛因斯坦也認為這是一種「鬼魅般的超距作用」根本不存在。量子糾纏在量子計算和量子密碼學等新興技術中得到了應用,並已被用於通過實驗實現量子隱形傳態。
  • 光速恆定,那麼量子糾纏的傳輸速度也是恆定的嗎?
    而量子糾纏,有人認為是超距的,但更多人認為是有速度的,是超光速的。我在之前的文章《量子糾纏的超光速傳輸有可能就是宇宙暴漲的速度》中提出如果時空本身是量子糾纏的結果,那麼初始時期的宇宙暴漲速度就是量子糾纏速度,確切地說,暴脹發生在宇宙誕生後的10^(-35)秒至10^(-33)秒之間,在這麼短暫的時間裡,整個宇宙的尺寸膨脹了10^26倍。
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    我國的量子通信已經走在了世界的前列。有人會好奇,量子通信比傳統電磁波通信強在哪呢?量子通信是利用量子糾纏通信嗎?量子通信這個名字的確有點誤導性,它的全稱是量子加密通信,重點在加密,而量子理論知識幫助信息加密的。你可能依舊好奇,量子糾纏可以超光速,那量子通信可以超光速嗎?
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