量子糾纏不能傳遞信息,有比這更通俗的解釋嗎?

2020-12-03 飛魚科普

中國的量子衛星上天了,但量子糾纏只是負責驗證密鑰,不能傳遞信息。用信息不能超光速來解釋信息傳遞,理論性太強了,那麼小學知識能解釋明白嗎?

簡單介紹一些量子糾纏:兩個糾纏的粒子處于波函數疊加狀態,測定其中的一個粒子,兩個粒子的波函數就會坍塌。如果其中一個粒子的狀態是1,另一個粒子的狀態就是-1。

信息傳遞只是表象,我們認為測量其中一個粒子的時候,另一個粒子的信息瞬間「傳遞」過來了,發生了信息傳遞的過程。實際上另一個粒子的信息不是傳遞過來的,而是由另一條信息推導出來的:兩個粒子處於糾纏態。這個信息在量子糾纏開始時就已經存在,隨後跟隨糾纏的粒子,所以傳播速度和粒子的運動速度相同。糾纏態測量一次之後就會消失,也就不需要超光速傳播信息遠距離重新建立量子糾纏。

如果把兩個不相關的粒子誤認為糾纏狀態,我們也能「知道」另一個粒子的狀態。更能說明這裡的信息傳遞是推測,而不是真是信息傳遞。手套原理說的很清楚,把一雙手套分開,知道其中一隻是左手,另一隻就是右手。如果兩隻都是左手,推測就會出錯,可見信息在手套分開時就已經存在了,如果分開手套時不知道是不是一雙,就不能得出另一隻手套的狀態。這個過程中真正的信息是兩隻手套的對應關係,而不是另一隻手套的狀態。隨後單獨改變一隻手套,並不能超光速傳遞信息重新建立兩隻手套的對應關係。

手套原理說的很明白,之所以我還要重新解釋,是因為大多數解釋認為量子糾纏是一次性的所以不違反信息不能超光速,甚至否認量子糾纏過程中有信息傳遞。實際上,如果沒有信息傳遞,憑什麼知道另一個一粒的狀態?只不過信息傳遞的過程在量子糾纏時就已經開始,和粒子的運動速度相同。

相關焦點

  • 量子糾纏的超距作用和瞬時信息傳遞與量子退相干的本質
    量子糾纏的由來及證實1)EPR佯謬哥本哈根解釋出來之後,愛因斯坦認為這種解釋有點「實證論」的感覺,而愛因斯坦是主張「實在論」的,這是一種哲學觀點上的分歧,用愛因斯坦的經典問題「月亮在沒人看時存在嗎」來闡述這兩種哲學觀點之間的差別就是:實證論:月亮在沒人看時不存在那裡,只有看時她才存在;實在論:月亮無論有沒有人看,她都一直在那裡;
  • 科普:心有靈犀是否屬於信息傳遞的範疇?其本質是不是量子糾纏?
    在如今這個什麼現象都需要用科學解釋的時代,我們似乎要為心有靈犀這種現象的存在找一個合理的解釋,那麼與心有靈犀同樣詭異的、被愛因斯坦譽為鬼魅般超距作用的量子糾纏就成為了第一選擇,心有靈犀能否用量子糾纏解釋的通呢?
  • 用一個科學的通俗解釋來解釋夸克假設,便是量子糾纏
    這是第一個假設。夸克假設,指的是宇宙可能是由夸克構成,是量子力學中最常見的模型。對於夸克這個概念,我們顯然不會陌生,經典物理一個重要分支是夸克力學,而夸克本身也可以等效於夸克網絡,夸克本身就是夸克網絡的一個節點。經典物理中還有愛因斯坦作用量、不相容原理等概念,正是這些理論對很多人來說是刻骨銘心的傷害。我更願意用一個科學的通俗解釋來解釋夸克假設,便是量子糾纏。
  • 量子糾纏信息傳遞速度真的超過光速嗎?
    量子糾纏的超距作用儘管愛因斯坦最早注意到微觀世界中的這一現象的存在,但是這顯然違背了沒有任何物體的運動速度可以超過光速這一條普適原則,因此他認為這種現象是不可能發生的,愛因斯坦將粒子糾纏現象稱為「幽靈般的超距作用」他拒絕承認宇宙的運行如此奇怪,看起來是如此的隨機,並把它的後果比喻為「上帝在擲骰子」。
  • 為什麼量子糾纏無法傳遞信息
    信息的最小單位是比特,需要兩個系統狀態。傳輸信息必須傳輸明確定義的至少兩個狀態中的一個。所謂的糾纏中的兩個粒子是一個量子波函數,對一個量子波函數只能做一次測量,再測量是測量後坍縮的狀態,不是原來的狀態。所以你從糾纏態中只能得到一個狀態,雖然這個狀態本身可以有很多可能性。一個狀態沒有信息。本來就沒有信息,如何傳輸?
  • 量子糾纏真的能超光速傳遞信息?——愛因斯坦的EPR悖論詳解
    量子糾纏是根據愛因斯坦為了反駁玻爾為首的哥本哈根學派的量子力學解釋而提出的一個稱為EPR悖論(Einstein-Podolsky-Rosen paradox)設計的思想實驗。即愛因斯坦、波多爾斯基、羅森悖論。三人於1935年5月在《物理評論》上聯名發表的名為《可以認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎?》
  • 量子糾纏無法用科學解釋,是不是超自然現象?
    量子糾纏本來就是一個科學課題,「量子就差無法解釋」的說法並不太嚴謹,量子糾纏本來就是科學,怎麼能說「無法用科學解釋」?通俗地講,量子糾纏是科學家觀察到的一種真實存在的物理現象,兩個(或多個)互相糾纏的粒子只能用整體性質來描述,無法呈現單個粒子的性質。而且糾纏中的粒子能產生「瞬間感應」現象,當然這種現象並不違反相對論的光速限制,因為整個過程並不傳遞任何信息。
  • 量子通信不是用量子糾纏超光速傳遞信息!其本質是絕對加密電磁波
    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?
  • 網友問:量子糾纏的傳輸速度是有限的嗎,量子通信能否超光速?
    理論上,量子糾纏的傳遞影響速度是瞬時的,也可以說是超光速的,但是這種超光速沒有意義,因為我們不能利用這個超光速現象來傳遞有效信息。說到這裡,肯定有人要說,量子通訊不就是利用量子糾纏來傳遞信息的,怎麼一會說能傳遞信息,一會又說不能傳遞信息?
  • 通俗解釋量子通訊?
    相信你一定聽過這樣的報導,一對雙胞胎分別在兩個不同的國家,其中一個人不小心受傷,另一個人會莫名的傳來疼痛感,有人說這叫做心靈感應。而在量子的世界裡也有這麼一種情況,一對被選中的量子無論它們被分開多遠都能時時刻刻感受到對方的狀態,這種現象叫做量子糾纏。
  • 網友問:量子糾纏為什麼能超光速,糾纏效應需要能量嗎?
    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。
  • 量子糾纏的原理是什麼?真的可以「超光速」嗎?
    這是一顆沙粒,它包含約50億億個原子。大腦理解原子尺度的能力非常有限,但我們將進行更深入的研究。愛因斯坦認為即使尺度很小,也仍然必須通過光、能量、波等來傳遞信息,但事實並非如此。兩個亞原子粒子以某種方式連結在一起,即使兩個粒子相距很遠,更改一個原子也會立即更改另一個原子。這種莫名其妙的現象被稱為「量子糾纏」,這個術語最初是由量子世界的另一位早期運用者和理論家歐文·薛丁格(ErwinSchrödinger)創造的。
  • 量子糾纏能解釋時空、以及它與量子引力的關係嗎?
    尋找相對論和量子力學之間的橋梁被認為是物理學的聖杯之一。相對論對宏觀世界描述很好,量子力學對微觀世界描述的很好,但它們卻似乎不能很好的融合。但是,在這兩個層面上都運行良好的一個現象是引力,因此,正是在這裡,科學專注於試圖將這兩種理論聯繫起來。
  • 量子糾纏與平行宇宙有關聯嗎?
    量子理論一直受到一些人的質疑,甚至把它往玄幻和神秘上發揮。比如有人就提出什麼量子糾纏可以推導出什麼「平衡宇宙」,由此而引出人類沒有真正意義上的死亡的所謂「結論」。其實這都是無稽之談,荒唐透頂。量子糾纏沒有推斷出所謂「平衡宇宙」,這個題目本身就是五穀不分張冠李戴。
  • 量子糾纏是否可以說明心靈感應是可以用科學的方法來解釋的?
    量子糾纏和心靈感應有類似的地方,但卻是完全不同類型的自然現象。量子糾纏是正常的自然現象,而心靈感應是超自然現象,目前還在科學與迷信之間徘徊著!要知道,量子糾纏可是不能傳遞信息的,而心靈感應就暗示著可以傳遞某種信息的。
  • 一口氣讀懂什麼是量子糾纏?
    量子糾纏,愛因斯坦形象地將其稱之為「幽靈般的超距作用」,這事情發生在愛因斯坦提出狹義相對論之後,狹義相對論要求,一切物質包括信息,其傳遞速度最快只能是光速,超光速是不可能的。但是,量子糾纏這鬼魅般的超距作用讓愛因斯坦很反感,於是聯合羅森、波多爾斯基發表了題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎?》
  • 量子四重奏:量子論、量子力學、量子糾纏、量子通信
    然而矩陣力學卻又解釋不了測量前的狀態,這就尷尬了_(:D)∠)_玻爾為代表的哥本哈根學派唯有提出一個波函數坍縮的過程來連接兩套力學,並利用互補原理解釋兩套力學為什麼不能同時發揮作用。最後玻恩證明兩套力學是等價的。這種強行拼湊愛因斯坦當然是不賣帳了,連「被拼湊」的薛丁格也不賣帳,兩人先後提出EPR佯謬和薛丁格的貓來給哥本哈根學派的量子力學致命一擊,結果就引出了第三個玩意——量子糾纏。
  • 韓國下月商用5G量子加密技術 利用量子糾纏效應進行信息傳遞
    韓國下月商用5G量子加密技術 利用量子糾纏效應進行信息傳遞 來源:TechWeb • 2020-08-20 16:58:55
  • 新書介紹:麻省理工學院科學通俗讀物叢書——《量子糾纏》
    美國埃默裡大學(Emory University)的量子力學科學家傑德·布羅迪(Jed Brody)最近發表了一本關於量子糾纏的專著新書,這本書最近由麻省理工學院出版社出版。這本書由麻省理工學院作為科學通俗基本讀物叢書出版,是因為就量子物理中的量子糾纏這一複雜而奧妙的主題,作者作了易讀、簡潔的描述,即使是非專業人士的讀者可以對量子糾纏這一專業主題,也可以有一個基本而恰當的了解,這確實不容易。
  • 量子計算機原理與退火算法的通俗解釋
    一個量子比特可以理解為:一個處於量子疊加態的信息單位。換言之:雖然是一個比特,但它並不能明確是處於數字「0」或數字「1」的狀態,而是只能處於這兩種確定態按某種權重疊加起來的狀態上,這就是量子世界獨有的量子態疊加原理,用數學表示為|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩,|α|^2就是它是「0」概率,|β|^2是它是「1」的概率。