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時空傳送1935,什么是量子糾纏

來源:整理 時間:2023-05-09 21:48:58 編輯:智能門戶 手機版

1,什么是量子糾纏

具有量子糾纏現象的成員系統(tǒng)們,在此拿兩顆以相反方向、同樣速率等速運動之電子為例,即使一顆行至太陽邊,一顆行至冥王星,如此遙遠的距離下,它們仍保有特別的關聯(lián)性(correlation);亦即當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態(tài)發(fā)生變化,另一顆也會即刻發(fā)生相應的狀態(tài)變化。如此現象導致了“鬼魅似的遠距作用”(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,似與狹義相對論中所謂的局域性(locality)相違背。
量子糾纏 "量子力學是非定域的理論,這一點已被違背貝爾不等式的實驗結果所證實,因此,量子力學展現出許多反直觀的效應。"量子力學中不能表示成直積形式的態(tài)稱為糾纏態(tài)。糾纏態(tài)之間的關聯(lián)不能被經典地解釋。所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經典的強關聯(lián)。量子糾纏涉及實在性、定域性、隱變量以及測量理論等量子力學的基本問題,并在量子計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)的概念最早出現在1935年薛定諤關于“貓態(tài)"的論文中。糾纏態(tài)對于了解量子力學的基本概念具有重要意義,近年來已在一些前沿領域中得到應用,特別是在量子信息方面。例如,“量子遠程通信。"---《現代百科全書》與此相關的“量子態(tài)隱形傳輸"實驗的基本內容粗略地說來可以表述為:在量子世界里,我們至少可以把原子、分子、光子里面所具有的信息,從某一點瞬間傳輸到遙遠的另一點。這讓我想起了紅色警戒里面提及的超時空轉移,現在的科學家真是瘋狂。目前國內有很多理論物理學家在和這個理論在“糾纏",其中工作做得比較突出的有中國科技大學的潘建偉教授。2001年他在《自然》上發(fā)表了題為《量子通信中的糾纏態(tài)純化》研究論文,開辟了量子通信研究的新方向,使得遠距離量子通信成為可能。 名詞解釋:量子糾纏 量子信息學告訴人 們:為了進行遠距離的量子密碼通信或量子態(tài)隱形傳輸,人們需要事先讓距離遙遠的兩地共同擁有最大的“量子糾纏態(tài)"。所謂“量子糾纏"是指不論兩個粒子間距 離多遠,一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現象,即兩個粒子之間不論相距多遠,從根本上講它們還是相互聯(lián)系的??茖W家們認為,這是一種“神奇的力量", 可成為具有超級計算能力的量子計算機和“萬無一失"的量子保密系統(tǒng)的基礎。但由于在量子通信通道中存在種種不可避免的環(huán)境噪聲,“量子糾纏態(tài)"的品質會隨著傳送距離的增加而逐漸降低,也就是說,兩個粒子之間的糾纏會因傳播距離的增大而不斷退化,其糾纏數量也會隨之越來越少。這是導致量子通信手段目前只能停留在短距離應用上的根本原因。

什么是量子糾纏

2,超光速會怎么樣

幾種看似超光速,實質上不是超光速的事例: 1.切倫科夫效應 媒質中的光速比真空中的光速小。粒子在媒質中的傳播速度可能超過媒質中的光速。在這種情況下會發(fā)生輻射,稱為切侖科夫效應。這不是真正意義上的超光速,真正意義上的超光速是指超過真空中的光速。 2.第三觀察者 如果A相對于C以0.6c的速度向東運動,B相對于C以0.6c的速度向西運動。對于C來說,A和B之間的距離以1.2c的速度增大。這種“速度”--兩個運動物體之間相對于第三觀察者的速度--可以超過光速。但是兩個物體相對于彼此的運動速度并沒有超過光速。在這個例子中,在A的坐標系中B的速度是0.88c。在B的坐標系中A的速度也是0.88c。 3.影子和光斑 在燈下晃動你的手,你會發(fā)現影子的速度比手的速度要快。影子與手晃動的速度之比等于它們到燈的距離之比。如果你朝月球晃動手電筒,你很容易就能讓落在月球上的光斑的移動速度超過光速。遺憾的是,不能以這種方式超光速地傳遞信息。 4.剛體 敲一根棍子的一頭,振動會不會立刻傳到另一頭?這豈不是提供了一種超光速通訊方式?很遺憾,理想的剛體是不存在的,振動在棍子中的傳播是以聲速進行的,而聲速歸根結底是電磁作用的結果,因此不可能超過光速。(一個有趣的問題是,豎直地拎著一根棍子的上端,突然松手,是棍子的上端先開始下落還是棍子的下端先開始下落?答案是上端。) 5.相速度 光在媒質中的相速度在某些頻段可以超過真空中的光速。相速度是指連續(xù)的(假定信號已傳播了足夠長的時間,達到了穩(wěn)定狀態(tài))的正弦波在媒質中傳播一段距離后的相位滯后所對應的“傳播速度”。很顯然,單純的正弦波是無法傳遞信息的。要傳遞信息,需要把變化較慢的波包調制在正弦波上,這種波包的傳播速度叫做群速度,群速度是小于光速的。(譯者注:索末菲和布里淵關于脈沖在媒質中的傳播的研究證明了有起始時間的信號[在某時刻之前為零的信號]在媒質中的傳播速度不可能超過光速。) 6.超光速星系 朝我們運動的星系的視速度有可能超過光速。這是一種假象,因為沒有修正從星系到我們的時間的減少。 7.相對論火箭 地球上的人看到火箭以0.8c的速度遠離,火箭上的時鐘相對于地球上的人變慢,是地球時鐘的0.6倍。如果用火箭移動的距離除以火箭上的時間,將得到一個“速度”是4/3 c。因此,火箭上的人是以“相當于”超光速的速度運動。對于火箭上的人來說,時間沒有變慢,但是星系之間的距離縮小到原來的0.6倍,因此他們也感到是以相當于4/3 c的速度運動。這里問題在于這種用一個坐標系的距離除以另一個坐標系中的時間所得到的數不是真正的速度。 8.萬有引力傳播的速度 有人認為萬有引力的傳播速度超過光速。實際上萬有引力以光速傳播。 9.EPR悖論 1935年Einstein,Podolski和Rosen發(fā)表了一個思想實驗試圖表明量子力學的不完全性。他們認為在測量兩個分離的處于entangled state的粒子時有明顯的超距作用。Ebhard證明了不可能利用這種效應傳遞任何信息,因此超光速通信不存在。但是關于EPR悖論仍有爭議。 10.虛粒子 在量子場論中力是通過虛粒子來傳遞的。由于海森堡不確定性這些虛粒子可以以超光速傳播,但是虛粒子只是數學符號,超光速旅行或通信仍不存在。 11.量子隧道 量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的勢壘的效應,在經典物理中這種情況不可能發(fā)生。計算一下粒子穿過隧道的時間,會發(fā)現粒子的速度超過光速。 一群物理學家做了利用量子隧道效應進行超光速通信的實驗:他們聲稱以4.7c的速度穿過11.4cm寬的勢壘傳輸了莫扎特的第40交響曲。當然,這引起了很大的爭議。大多數物理學家認為,由于海森堡不確定性,不可能利用這種量子效應超光速地傳遞信息。如果這種效應是真的,就有可能在一個高速運動的坐標系中利用類似裝置把信息傳遞到過去。 Terence Tao認為上述實驗不具備說服力。信號以光速通過11.4cm的距離用不了0.4納秒,但是通過簡單的外插就可以預測長達1000納秒的聲信號。因此需要在更遠距離上或者對高頻隨機信號作超光速通信的實驗。 12 卡西米(Casimir)效應 當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時,它們之間會有非常微弱但仍可測量的力,這就是卡西米效應??ㄎ髅仔怯烧婵漳?vacuum energy)引起的。Scharnhorst的計算表明,在兩塊金屬板之間橫向運動的光子的速度必須略大于光速(對于一納米的間隙,這個速度比光速大10-24)。在特定的宇宙學條件下(比如在宇宙弦(cosmicstring)的附近[假如它們存在的話]),這種效應會顯著得多。但進一步的理論研究表明不可能利用這種效應進行超光速通信。 13.宇宙膨脹 哈勃定理說:距離為D的星系以HD的速度分離。H是與星系無關的常數,稱為哈勃常數。距離足夠遠的星系可能以超過光速的速度彼此分離,但這是相對于第三觀察者的分離速度。 14.月亮以超光速的速度繞著我旋轉! 當月亮在地平線上的時候,假定我們以每秒半周的速度轉圈兒,因為月亮離我們385,000公里,月亮相對于我們的旋轉速度是每秒121萬公里,大約是光速的四倍多!這聽起來相當荒謬,因為實際上是我們自己在旋轉,卻說是月亮繞這我們轉。但是根據廣義相對論,包括旋轉坐標系在內的任何坐標系都是可用的,這難道不是月亮以超光速在運動嗎? 問題在于,在廣義相對論中,不同地點的速度是不可以直接比較的。月亮的速度只能與其局部慣性系中的其他物體相比較。實際上,速度的概念在廣義相對論中沒多大用處,定義什么是“超光速”在廣義相對論中很困難。在廣義相對論中,甚至“光速不變”都需要解釋。愛因斯坦自己在《相對論:狹義與廣義理論》第76頁說“光速不變”并不是始終正確的。當時間和距離沒有絕對的定義的時候,如何確定速度并不是那么清楚的。 盡管如此,現代物理學認為廣義相對論中光速仍然是不變的。當距離和時間單位通過光速聯(lián)系起來的時候,光速不變作為一條不言自明的公理而得到定義。在前面所說的例子中,月亮的速度仍然小于光速,因為在任何時刻,它都位于從它當前位置發(fā)出的未來光錐之內。
即使宇宙飛船裝有充足的燃料,為什么還是無法將速度提至光速? 答:愛因斯坦的狹義相對論預言了質量和能量的等量關系,并且告訴我們,如果擁有無限的能量,無論質量大小,都能達到光速。但是即使燃料充足,最好的發(fā)動機也無法將其轉變成百分之百可用能量。鑒于“擁有無限能量”是不可能實現的,所以我們將永遠只能低于光速這個速度旅行。 愛因斯坦認為只要是能夠超越光速飛行就可以使時間倒流,也就是可以回到過去的時光。但是我個人認為這樣子也是做不到的,我們看到的光是由四面八方的光匯聚而成,說超過光速就可以時間倒流恐怕行不通。因為時間的信息方向是四面八方而不是為超過一束光只需要朝單一的一個方向去追。同時時間的流動無處不在,該向哪個方向去追?另外超過光速人類達不到也就沒有結論了。

超光速會怎么樣

3,光速是什么概念超越或和光速一樣的速度會有什么現象

光速是一切物質運動的極限,光在真空中的速度大約是每秒30萬公里,人如果達到光速,估計會燒沒吧。
先不考慮超過光速的能量釋放問題了,先從超音速飛機說起,當飛機超過音速是,會出現音爆現象,飛機產生劇烈震動,還好我們解決了該問題,超過光速,也就是說比光子跑的還快,這是眼睛就是擺設了 ,呵呵,光子還沒到我們眼里,我們就溜了,至于會出現光爆現象我們就不得而知了,
人們所感興趣的超光速,一般是指超光速傳遞能量或者信息。根據狹義相對 論,這種意義下的超光速旅行和超光速通訊一般是不可能的。目前關于超光速的爭論,大多數情況是某些東西的速度的確可以超過光速,但是不能用它們傳遞能量或者信息。但現有的理論并未完全排除真正意義上的超光速的可能性。 首先討論第一種情況:并非真正意義上的超光速。 1.切倫科夫效應媒質中的光速比真空中的光速小。粒子在媒質中的傳播速度可能超過媒質中的光速。在這種情況下會發(fā)生輻射,稱為切侖科夫效應。這不是真正意義上的超光速,真正意義上的超光速是指超過真空中的光速。 2.第三觀察者如果A相對于C以0.6c的速度向東運動,B相對于C以0.6c的速度向西運動。對于C來說,A和B之間的距離以1.2c的速度增大。這種"速度"--兩個運動物體之間相對于第三觀察者的速度--可以超過光速。但是兩個物體相對于彼此的運動速度并沒有超過光速。在這個例子中,在A的坐標系中B的速度是0.88c。在B的坐標系中A的速度也是0.88c。 3.影子和光斑在燈下晃動你的手,你會發(fā)現影子的速度比手的速度要快。影子與手晃動的速度之比等于它們到燈的距離之比。如果你朝月球晃動手電筒,你很容易就能讓落在月球上的光斑的移動速度超過光速。遺憾的是,不能以這種方式超光速地傳遞信息。 4.剛體敲一根棍子的一頭,振動會不會立刻傳到另一頭?這豈不是提供了一種超光速通訊方式?很遺憾,理想的剛體是不存在的,振動在棍子中的傳播是以聲速進行的,而聲速歸根結底是電磁作用的結果,因此不可能超過光速。(一個有趣的問題是,豎直地拎著一根棍子的上端,突然松手,是棍子的上端先開始下落還是棍子的下端先開始下落?答案是上端。) 5.相速度 光在媒質中的相速度在某些頻段可以超過真空中的光速。相速度是指連續(xù)的(假定信號已傳播了足夠長的時間,達到了穩(wěn)定狀態(tài))的正弦波在媒質中傳播一段距離后的相位滯后所對應的"傳播速度"。很顯然,單純的正弦波是無法傳遞信息的。要傳遞信息,需要把變化較慢的波包調制在正弦波上,這種波包的傳播速度叫做群速度,群速度是小于光速的。(譯者注:索末菲和布里淵關于脈沖在媒質中的傳播的研究證明了有起始時間的信號[在某時刻之前為零的信號]在媒質中的傳播速度不可能超過光速。) 6.超光速星系 朝我們運動的星系的視速度有可能超過光速。這是一種假象,因為沒有修正從星系到我們的時間的減少(?)。 7.相對論火箭 地球上的人看到火箭以0.8c的速度遠離,火箭上的時鐘相對于地球上的人變慢,是地球時鐘的0.6倍。如果用火箭移動的距離除以火箭上的時間,將得到一個"速度"是4/3c。因此,火箭上的人是以"相當于"超光速的速度運動。對于火箭上的人來說,時間沒有變慢,但是星系之間的距離縮小到原來的0.6倍,因此他們也感到是以相當于4/3c的速度運動。這里問題在于這種用一個坐標系的距離除以另一個坐標系中的時間所得到的數不是真正的速度。 8.萬有引力傳播的速度 有人認為萬有引力的傳播速度超過光速。實際上萬有引力以光速傳播。 9.EPR悖論 1935年Einstein,Podolski和Rosen發(fā)表了一個思想實驗試圖表明量子力學的不完全性。他們認為在測量兩個分離的處于entangled state的粒子時有明顯的超距作用。Ebhard證明了不可能利用這種效應傳遞任何信息,因此超光速通信不存在。但是關于EPR悖論仍有爭議。 10.虛粒子在量子場論中力是通過虛粒子來傳遞的。由于海森堡不確定性這些虛粒子可以以超光速傳播,但是虛粒子只是數學符號,超光速旅行或通信仍不存在。 11.量子隧道 量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的勢壘的效應,在經典物理中這種情況不可能發(fā)生。計算一下粒子穿過隧道的時間,會發(fā)現粒子的速度超過光速。(Ref: T. E. Hartman, J. Appl. Phys. 33, 3427 (1962))一群物理學家做了利用量子隧道效應進行超光速通信的實驗:他們聲稱以4.7c的速度穿過11.4cm寬的勢壘傳輸了莫扎特的第40交響曲。當然,這引起了很大的爭議。大多數物理學家認為,由于海森堡不確定性,不可能利用這種量子效應超光速地傳遞信息。如果這種效應是真的,就有可能在一個高速運動的坐標系中利用類似裝置把信息傳遞到過去。 Ref:W. Heitmann and G. Nimtz, Phys Lett A196, 154 (1994);A. Enders and G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993) Terence Tao認為上述實驗不具備說服力。信號以光速通過11.4cm的距離用不了0.4納秒,但是通過簡單的外插就可以預測長達1000納秒的聲信號。因此需要在更遠距離上或者對高頻隨機信號作超光速通信的實驗。 12.卡西米(Casimir)效應 當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時,它們之間會有非常微弱但仍可測量的力,這就是卡西米效應??ㄎ髅仔怯烧婵漳?vacuum energy)引起的。 Scharnhorst的計算表明,在兩塊金屬板之間橫向運動的光子的速度必須略大于光速(對于一納米的間隙,這個速度比光速大10-24。在特定的宇宙學條件下(比如在宇宙弦[cosmicstring]的附近[假如它們存在的話]),這種效應會顯著得多。 但進一步的理論研究表明不可能利用這種效應進行超光速通信。 Ref:K. Scharnhorst, Physics Letters B236, 354 (1990)S. Ben-Menahem, Physics Letters B250, 133 (1990)Andrew Gould (Princeton, Inst. Advanced Study). IASSNS-AST-90-25Barton & Scharnhorst, J Phys A26, 2037 (1993) 13.宇宙膨脹 哈勃定理說:距離為D的星系以HD的速度分離。H是與星系無關的常數,稱為哈勃常數。距離足夠遠的星系可能以超過光速的速度彼此分離,但這是相對于第三觀察者的分離速度。 14.月亮以超光速的速度繞著我旋轉! 當月亮在地平線上的時候,假定我們以每秒半周的速度轉圈兒,因為月亮離我們385,000公里,月亮相對于我們的旋轉速度是每秒121萬公里,大約是光速的四倍多!這聽起來相當荒謬,因為實際上是我們自己在旋轉,卻說是月亮繞這我們轉。但是根據廣義相對論,包括旋轉坐標系在內的任何坐標系都是可用的,這難道不是月亮以超光速在運動嗎? 問題在于,在廣義相對論中,不同地點的速度是不可以直接比較的。月亮的速度只能與其局部慣性系中的其他物體相比較。實際上,速度的概念在廣義相對論中沒多大用處,定義什么是“超光速”在廣義相對論中很困難。在廣義相對論中,甚至"光速不都需要解釋。愛因斯坦自己在《相對論:狹義與廣義理論》第76頁說“光速不變”并不是始終正確的。當時間和距離沒有絕對的定義的時候,如何確定速度并不是那么清楚的。 盡管如此,現代物理學認為廣義相對論中光速仍然是不變的。當距離和時間單位通過光速聯(lián)系起來的時候,光速不變作為一條不言自明的公理而得到定義。在前面所說的例子中,月亮的速度仍然小于光速,因為在任何時刻,它都位于從它當前位置發(fā)出的未來光錐之內。 15.明確超光速的定義 第一部份列舉的各種似是而非的“超光速”例子表明了定義“超光速”的困難。象影子和光斑的“超光速”不是真正意義的超光速,那么,什么是真正意義上的超光速呢?在相對論中“世界線”是一個重要概念,我們可以借助“世界線”來給“超光速”下一個明確定義。 什么是“世界線”?我們知道,一切物體都是由粒子構成的,如果我們能夠描述粒子在任何時刻的位置,我們就描述了物體的全部“歷史”。想象一個由空間的三維加上時間的一維共同構成的四維空間。由于一個粒子在任何時刻只能處于一個特定的位置,它的全部“歷史”在這個四維空間中是一條連續(xù)的曲線,這就是“世界線”。一個物體的世界線是構成它的所有粒子的世界線的集合。 不光粒子的歷史可以構成世界線,一些人為定義的“東西”的歷史也可以構成世界線,比如說影子和光斑。影子可以用其邊界上的點來定義。這些點并不是真正的粒子,但它們的位置可以移動,因此它們的“歷史”也構成世界線。 四維時空中的一個點表示的是一個“事件”,即三個空間坐標加上一個時間坐標。任何兩個“事件”之間可以定義時空距離,它是兩個事件之間的空間距離的平方減去其時間間隔與光速的乘積的平方再開根號。狹義相對論證明了這種時空距離與坐標系無關,因此是有物理意義的。 時空距離可分三類:類時距離:空間間隔小于時間間隔與光速的乘積;類光距離:空間間隔等于時間間隔與光速的乘積;類空距離:空間間隔大于時間間隔與光速的乘積。
光速是一切物質運動速度的極限,達到光速或超過光速,根據愛因斯坦理論,將會引發(fā)一系列的,質量的變化問題,超光速還有一種解答就是——什么也看不到……
我們現在所看到的事物``比如現在是2008年7月30號```今天看的事物只是2008年7月30號的太陽光到達地球所反映出來的事物``那么真的超越了光的速度可以回到以前了

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