量子疊加，量子力學(xué)的態(tài)疊加原理在非線性情況下存在嗎

來(lái)源：整理時(shí)間：2025-01-06 21:05:53 編輯：智能門戶手機(jī)版

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1，量子力學(xué)的態(tài)疊加原理在非線性情況下存在嗎
2，請(qǐng)問(wèn)質(zhì)子有量子疊加態(tài)嗎還有中子有量子疊加態(tài)嗎為什么宏觀物體
3，什么叫量子狀態(tài)的疊加什么又叫量子狀態(tài)的衰陷
4，量子疊加是什么意思
5，疊加原理的理論應(yīng)用
6，量子糾纏與量子隱形傳輸量子疊加態(tài)有什么關(guān)系

1，量子力學(xué)的態(tài)疊加原理在非線性情況下存在嗎

按我目前所學(xué)，非線性情況應(yīng)該就不能簡(jiǎn)單線性疊加。但是量子力學(xué)的基本方程薛定諤方程是線性的，這就決定波函數(shù)遵守疊加原理。所以至少在本科階段態(tài)疊加原理都是成立的。只要薛定諤方程成立，疊加原理就成立

量子力學(xué)中的定態(tài)是：微觀粒子所處狀態(tài)中的一種類型的狀態(tài)。處于定態(tài)的微觀粒子在空間各處出現(xiàn)的幾率不隨時(shí)間變化，而且具有確定的能量態(tài)疊加原理實(shí)際上是在hilbert空間中構(gòu)造一個(gè)形式上很像波函數(shù)的東西（波函數(shù)本身是實(shí)空間中的概念 lynnemm提到的楊氏實(shí)驗(yàn) 本質(zhì)上是和波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋有關(guān)的和態(tài)疊加原理無(wú)直接聯(lián)系）

量子力學(xué)的態(tài)疊加原理在非線性情況下存在嗎

2，請(qǐng)問(wèn)質(zhì)子有量子疊加態(tài)嗎還有中子有量子疊加態(tài)嗎為什么宏觀物體

不僅質(zhì)子、中子、量子都有疊加態(tài)，而且宏觀也有疊加態(tài)。因?yàn)樗鼈冞\(yùn)動(dòng)是一級(jí)一級(jí)的隸屬關(guān)系。比如月球能產(chǎn)生潮汐，而太陽(yáng)也能產(chǎn)生潮汐，只有兩次潮汐陰錯(cuò)陽(yáng)差的趕到一起，就會(huì)產(chǎn)生疊加。只是微觀陰錯(cuò)陽(yáng)差的周期非常短，所以微觀疊加現(xiàn)象是物質(zhì)屬性的一種現(xiàn)象。而宏觀周期太長(zhǎng)太長(zhǎng)，相對(duì)而言就沒(méi)有疊加產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象，所以感受不到疊加態(tài)。如果說(shuō)是意識(shí)的存在，那么幾乎自然現(xiàn)象都與意識(shí)有關(guān)，都可以說(shuō)是意識(shí)的存在，探討和討論就變得多此一舉，科學(xué)家就毫無(wú)意義了。

量子是對(duì)原子、電子、光子等物質(zhì)基本單元的統(tǒng)稱。怎么會(huì)和中子質(zhì)子結(jié)合~如果真的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生巨變~那么光照在任何物質(zhì)上都會(huì)爆炸，那這不嚇人啊~

意識(shí)的存在

請(qǐng)問(wèn)質(zhì)子有量子疊加態(tài)嗎還有中子有量子疊加態(tài)嗎為什么宏觀物體

3，什么叫量子狀態(tài)的疊加什么又叫量子狀態(tài)的衰陷

疊加態(tài)是指某個(gè)物理量可以去不同值的波函數(shù)疊加出來(lái)的態(tài)，第二個(gè)更通俗叫塌縮，是指處在不同值的態(tài)，一旦你觀察這個(gè)值就只能處在其中之一，就像貓本來(lái)是死和活兩個(gè)態(tài)疊加（共同存在）一觀測(cè)就處在一個(gè)態(tài)了（死活或）。本征態(tài)一般是某個(gè)力學(xué)量（比如能量，角動(dòng)量，位置等）在這個(gè)態(tài)下只有一個(gè)確定的值的狀態(tài)。

量子的態(tài)就是指粒子的在空間中的狀態(tài)，如能量，自旋，運(yùn)動(dòng)，場(chǎng)，等等。量子的態(tài)可以用波函數(shù)描述，所以波函數(shù)又被稱為態(tài)函數(shù)。量子的態(tài)是可以線性疊加的，比如雙縫干涉好了，干涉光的波函數(shù)就是透過(guò)縫隙的兩束光的波函數(shù)的疊加。還有比如電子的軌道疊加等等，也可以用電子態(tài)疊加來(lái)解釋。疊加態(tài)就是有幾種本征態(tài)疊加在一起的粒子狀態(tài),這時(shí)這個(gè)狀態(tài)是不確定的，只有當(dāng)一個(gè)“測(cè)量”被進(jìn)行的時(shí)候，才會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)被測(cè)量到狀態(tài)，可能是它的任何一種本征態(tài)。

什么叫量子狀態(tài)的疊加什么又叫量子狀態(tài)的衰陷

4，量子疊加是什么意思

在我們的經(jīng)典物理學(xué)當(dāng)中，一只貓，它可以處于死和活這么兩個(gè)狀態(tài)，可以代表一個(gè)信息的傳輸單元0或者1，就是加載一個(gè)比特的經(jīng)典信息。但是到了量子世界的時(shí)候，在微觀世界里面的一只貓，它不僅可以處于0或者1的狀態(tài)，甚至可以處于死和活這個(gè)狀態(tài)的相干疊加。對(duì)這樣一種態(tài)，我們就把它叫做量子比特。那在物理的實(shí)現(xiàn)上是非常簡(jiǎn)單的。一個(gè)光子在真空當(dāng)中傳播的時(shí)候，它可以沿著水平方向偏振，豎直方向偏振。這兩個(gè)狀態(tài)就代表0或者1。當(dāng)它沿著45度方向偏振的時(shí)候，其實(shí)就是所謂的量子疊加態(tài)|0>+|1>。愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)問(wèn)題做了比較深入的思考，他說(shuō)，對(duì)一只貓可以處于死和活狀態(tài)的疊加，那么兩只貓是不是可以處于活活和死死狀態(tài)的疊加呢？這就相當(dāng)于兩個(gè)骰子糾纏在一起，哪怕他們相距非常遙遠(yuǎn)，一個(gè)在合肥的科大，一個(gè)在深圳騰訊的總部。我們?cè)谌舆@個(gè)骰子的時(shí)候，單邊的結(jié)果是完全隨機(jī)的，但是兩邊的結(jié)果在當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的是一模一樣的。 ——摘自2020年騰訊科學(xué)WE大會(huì)演講附：演講全文https://mp.weixin.qq.com/s/7cgu_UcxJxIduSNv6aAUvg

5，疊加原理的理論應(yīng)用

在波理論中的應(yīng)用主條目：波動(dòng)和波方程波通常描述為通過(guò)空間與時(shí)間的某個(gè)參數(shù)的變化，例如，水波中的高度，聲波中的壓強(qiáng)，或光波中的電磁場(chǎng)。這個(gè)參數(shù)的值稱為波的振幅，而波本身是確定在每一點(diǎn)的振幅的一個(gè)函數(shù)。在任何有波的系統(tǒng)中，在給定時(shí)間的波形式是該系統(tǒng)的源（即可能存在的產(chǎn)生或影響波的外力）與初始條件的函數(shù)。在許多情形（例如經(jīng)典波方程），描述波的方程是線性的。如果該條件成立，則可以使用疊加原理。這就意味著由在同一空間中傳播的兩個(gè)或多個(gè)波的合成振幅，是由每個(gè)波單獨(dú)產(chǎn)生的振幅之和。例如，兩個(gè)相向傳播的波將徑直互相穿過(guò)，在另一邊不會(huì)有任何變形（見(jiàn)最上面的圖）。主條目：干涉波之間的干涉即基于此想法。當(dāng)兩個(gè)或更多波在同一個(gè)空間中傳播，在每一點(diǎn)的合成振幅是各個(gè)波的振幅之和。在某些情形，比如消噪聲耳機(jī)（noise-cancelling headphone），合成變量的振幅比各個(gè)分變量都??；這稱為消極干涉。在另一種情形，比如線陣音箱（Line array），合成變量振幅比各個(gè)分變量都大；這成為積極干涉。合成波形式波 1波 2相位相同相位差180° 主條目：量子疊加在量子力學(xué)中，一個(gè)主要問(wèn)題是如何計(jì)算一個(gè)特定類型波的傳播與行為。這個(gè)波叫做波函數(shù)，支配波的行為的方程稱為薛定諤波動(dòng)方程。計(jì)算一個(gè)波函數(shù)的行為的一個(gè)主要方法是將波函數(shù)寫(xiě)成（可能無(wú)窮個(gè)）一些行為特別簡(jiǎn)單的穩(wěn)定態(tài)的波函數(shù)之疊加（稱為量子疊加）。因?yàn)檠Χㄖ@波方程是線性的，原來(lái)波函數(shù)的行為可以通過(guò)疊加原理來(lái)計(jì)算[1]，參見(jiàn)量子疊加。

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的分析方法都是針對(duì)著外荷載作用下結(jié)構(gòu)存在變形的條件下進(jìn)行的，此變形應(yīng)該與所研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)的變形相對(duì)應(yīng)。由于所研究的結(jié)構(gòu)變形與荷載之間呈非線性關(guān)系，因此，首先穩(wěn)定計(jì)算屬于幾何非線性問(wèn)題，采用的是二階分析的方法。這種分析方法與普通結(jié)構(gòu)力學(xué)中的內(nèi)力計(jì)算不同。對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力計(jì)算與結(jié)構(gòu)的變形元關(guān)，屬于一階分析；對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，雖然在確定其中多余力的過(guò)程中要計(jì)及結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)，但是確定多余力之后，是在原來(lái)未變形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上計(jì)算各部分的內(nèi)力的，沒(méi)有再考慮結(jié)構(gòu)的變形，因此又回復(fù)到了一階分析的方法，計(jì)算所得的內(nèi)力，如拉力、壓力、剪力或彎矩都是結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)。穩(wěn)定計(jì)算將涉及構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的一系列初始條件，如結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度、連接條件、截面的組成、形狀、尺寸和殘余應(yīng)力分布，以及材料性能和外荷載作用等。穩(wěn)定計(jì)算所給出的，不論是屈服荷載還是極限荷載都標(biāo)志著所計(jì)算構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力。其次，普遍用于應(yīng)力問(wèn)題的疊加原理，在穩(wěn)定計(jì)算中不能應(yīng)用。運(yùn)用疊加原理的桿件或結(jié)構(gòu)，即不存在材料非線性，也不存在幾何非線性。而彈性穩(wěn)定計(jì)算并不符合第二個(gè)前提，非彈性穩(wěn)定計(jì)算則兩個(gè)前提都不符合。因此，疊加原理對(duì)穩(wěn)定計(jì)算都不適用。

6，量子糾纏與量子隱形傳輸量子疊加態(tài)有什么關(guān)系

量子糾纏是量子隱形傳輸、量子疊加態(tài)的基礎(chǔ)。量子糾纏是關(guān)于量子力學(xué)理論最著名的預(yù)測(cè) 。它描述了兩個(gè)粒子互相糾纏，即使相距遙遠(yuǎn)距離，一個(gè)粒子的行為將會(huì)影響另一個(gè)的狀態(tài) 。當(dāng)其中一顆被操作(例如量子測(cè)量)而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。而量子疊加態(tài)，簡(jiǎn)單來(lái)講，就是一個(gè)事物你再觀察它之前它即是a也是b可同時(shí)處于這兩種狀態(tài)，一旦你觀察了它就只能是a或b 只能是一種狀態(tài)了，舉個(gè)列子一枚硬幣拋向天空落下來(lái)之后立刻用手蓋住，此時(shí)硬幣既可以是正面朝上也可以是背面朝上，但如果你一旦拿開(kāi)手看到了，它就只能是一種狀態(tài)了。量子的這兩種特性聽(tīng)起來(lái)是不是很特別又很神奇，其實(shí)道理并不難，就是因?yàn)?整個(gè)宇宙都是一團(tuán)能量量子糾纏中的a點(diǎn)和b點(diǎn)都處在這個(gè)能量團(tuán)中而且a和b本身也是這團(tuán)能量的一部分，他們之間本來(lái)就是密切相關(guān)的所以阿a的狀態(tài)改變會(huì)影響b的狀態(tài)而且是瞬間的。量子隱形傳態(tài)（Quantum teleportation）可以把一個(gè)原子或光子的量子態(tài)由一個(gè)地點(diǎn)傳送到另一個(gè)地點(diǎn)。具體做法是假設(shè)有ABC三個(gè)粒子，剛開(kāi)始的時(shí)候AB兩個(gè)粒子的量子態(tài)互相糾纏在一起，其中B粒子遠(yuǎn)離A粒子向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)，然后我們使A粒子和另一個(gè)粒子C糾纏在一起，可以證明此時(shí)B粒子的量子態(tài)攜帶了C粒子初始時(shí)候攜帶的量子比特的信息，只要我們知道AC糾纏態(tài)的類型，我們就可以通過(guò)一個(gè)幺正變換把C粒子初始時(shí)候所處的量子態(tài)復(fù)制到B粒子上。

量子糾纏（quantum entanglement），又譯量子纏結(jié)，是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，其定義上描述復(fù)合系統(tǒng)（具有兩個(gè)以上的成員系統(tǒng)）之一類特殊的量子態(tài)，此量子態(tài)無(wú)法分解為成員系統(tǒng)各自量子態(tài)之張量積（tensor product）。具有量子糾纏現(xiàn)象的成員系統(tǒng)們，在此拿兩顆以相反方向、同樣速率等速運(yùn)動(dòng)之電子為例，即使一顆行至太陽(yáng)邊，一顆行至冥王星，如此遙遠(yuǎn)的距離下，它們?nèi)员Ｓ刑貏e的關(guān)聯(lián)性（correlation）；亦即當(dāng)其中一顆被操作（例如量子測(cè)量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。如此現(xiàn)象導(dǎo)致了“鬼魅似的遠(yuǎn)距作用”（spooky action-at-a-distance）之猜疑，仿佛兩顆電子擁有超光速的秘密通信一般，似與狹義相對(duì)論中所謂的局域性（locality）相違背。這也是當(dāng)初阿爾伯特·愛(ài)因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森于1935年提出以其姓氏字首為名的愛(ài)波羅悖論（epr paradox）來(lái)質(zhì)疑量子力學(xué)完備性之緣由。量子力學(xué)是非定域的理論，這一點(diǎn)已被違背貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，因此，量子力學(xué)展現(xiàn)出許多反直觀的效應(yīng)。量子力學(xué)中不能表示成直積形式的態(tài)稱為糾纏態(tài)。糾纏態(tài)之間的關(guān)聯(lián)不能被經(jīng)典地解釋。所謂量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。量子糾纏涉及實(shí)在性、定域性、隱變量以及測(cè)量理論等量子力學(xué)的基本問(wèn)題，并在量子計(jì)算和量子通信的研究中起著重要的作用。多體系的量子態(tài)的最普遍形式是糾纏態(tài)，而能表示成直積形式的非糾纏態(tài)只是一種很特殊的量子態(tài)。歷史上，糾纏態(tài)的概念最早出現(xiàn)在1935年薛定諤關(guān)于“貓態(tài)”的論文中。糾纏態(tài)對(duì)于了解量子力學(xué)的基本概念具有重要意義，近年來(lái)已在一些前沿領(lǐng)域中得到應(yīng)用，特別是在量子信息方面。例如，量子遠(yuǎn)程通信。目前，我國(guó)科學(xué)家潘建偉已經(jīng)成功的制備了5粒子最大糾纏態(tài)，領(lǐng)先其它國(guó)家。