量子糾纏,這是前些時期十分火熱的一個物理詞彙,量子通訊衛星的誕生更是將量子糾纏的熱度推向了巔峰,雖然很多人至今還並未理解量子糾纏的本質,但是不可否認的是,量子糾纏已經成為了量子力學的基本特徵之一,不過在量子力學剛剛發展的十九世紀二三十年代,量子糾纏並未得到物理學屆的一致認可,反而遭到了很多保守物理學家的挑戰與攻擊,而這些保守的物理學家並非學術不精、頑固不化,保守派中不乏像愛因斯坦、薛丁格這樣在整個物理學史上都舉足輕重的大師。
愛因斯坦、薛丁格等人之所以不認同量子糾纏,愛因斯坦甚至稱其為鬼魅般的超距作用,主要是由於量子糾纏首先違背了信息傳遞的最高速度—光速,其次還挑戰了定域原則,這為很多物理學家所不容,不過這些並不是這篇文章的重點,這篇文章重點和大家聊一聊量子糾纏的範圍。
量子糾纏,如果僅僅從物理定義上來說,量子糾纏可以適用於任何量子系統,從極小的微觀粒子到肉眼可見的宏觀物質,理論上都可以適用與量子糾纏現象,但實際上,量子糾纏是十分脆弱的,想要實現量子糾纏的難度極大,就算在光子上實現量子糾纏都需要極其苛刻的條件,只要稍加幹擾,脆弱的量子糾纏就有可能被打破,更別是說在宏觀物體上實現量子糾纏了,探其原因,主要是以下兩個方面:量子的孤立性與頻率範圍。
量子的孤立性主要是指量子系統能否排除外界的幹擾,這是一種理想化的狀態,但是在現實中是很難實現的,因為在現實中存在著各種幹擾,例如:噪音幹擾,常見的電磁輻射,無處不在的宇宙微波輻射等等,所以想要做到絕對的孤立幾乎是不可能的,即使我們極可能的排除了外界的幹擾,量子系統內也存在著一個天然的幹擾,例如電子與電子之間的庫侖力,光子與光子之間的弱幹擾等等,所以量子系統內的量子越大,受到了幹擾也就越多,實現量子糾纏的難度也就越大,量子的孤立性限制了量子糾纏很難發生在宏觀物體上。
其次就是量子的頻率範圍,量子的頻率,我們可以將其理解成量子攜帶的能量,量子糾纏更容易實現於量子能量大於周圍環境能量的粒子,因為量子的高能量可以絕大程度上屏蔽掉外界的幹擾,本質上還是源於量子的孤立性,也正是因為量子的孤立性,導致量子糾纏幾乎只能實現在極小的微觀粒子身上。
不過2018年4月25日,芬蘭阿爾託大學大學做的一項物理實驗似乎要重新刷新我們對於量子行為的認知,芬蘭阿爾託大學大學成功的在由1024個金屬鋁原子組成的鼓面上,通過超高的震動頻率實現了量子糾纏,鼓面的直徑是15納米,相當於人的頭髮絲大小,這已經達到了人眼可見的程度,芬蘭阿爾託大學大學所做的實驗是目前為止目標最大的量子糾纏,在宏觀物體上實現量子糾纏,不僅僅意味著量子理論有望取得新突破,這項實驗還會對於超距傳輸產生重大影響。