摘要:量子纠缠,听起来是不是像科幻电影里的高科技?动不动就让人联想到实验室里复杂的设备,甚至觉得离生活特别遥远。
量子纠缠,听起来是不是像科幻电影里的高科技?动不动就让人联想到实验室里复杂的设备,甚至觉得离生活特别遥远。
但其实,科学家早就发现,量子纠缠不仅无处不在,而且比你想象的还要简单,甚至随手就能“触发”!
光的基本单位是光子,而光子在传播时,携带了偏振、频率等各种信息。
如果只考虑偏振,一个光子最多能在两人之间建立“一比特”的量子纠缠。
但如果再加上频率呢?理论上光子的频谱是连续的,似乎可以承载无限多的信息。
然而实际情况并不是这样的。
想象一下:如果你用彩灯发送信号给远方的朋友,你不可能用所有“无限多种”颜色,因为对方分辨不了那些微小的差别。
同样地,光子的频率虽然是连续的,但它所能传递的信息也是有限的。
这说明,单凭一个光子,虽然不能建立无穷多的纠缠,但也足够神奇了。
那么问题来了,纠缠真的这么容易吗?答案是肯定的。
量子纠缠之所以在实验室难以实现,恰恰是因为它太容易发生。
一粒灰尘“多看了”实验设备一眼,灰尘和设备就建立起了纠缠。
这种“无处不在”的纠缠,反而成为了科学家们最大的难题。
为什么这么说?因为量子纠缠有个“一夫一妻制”规则——当一个系统和环境建立了纠缠,它内部各部分的纠缠程度就会减弱。
正因为如此,科学家在研制量子计算机时,最大的障碍就是避免设备和外界环境之间的“无意纠缠”。
不仅光子会纠缠,在日常生活中,通过“虚粒子”建立纠缠也很常见。
低能区:虚粒子主导,纠缠不断增强
在低能量状态下,虚粒子完全主导,纠缠的可能性非常丰富。
随着能量增加,两个区域的纠缠程度也越来越强。
可以把它想象成一场小型聚会,人数逐渐增加,互动也越来越多。
共振区:实粒子登场,纠缠急剧减少
当能量进入共振区,中间粒子变得“真实”起来。此时,爱因斯坦质能关系的约束开始起作用,纠缠的方式变得单一。就像聚会中主持人突然出现,大家的注意力被吸引过去,人与人之间的互动反而变少了。
高能区:实粒子与虚粒子共舞,纠缠再度增强
当能量继续增加,实粒子和虚粒子共同作用,纠缠程度再度上升。这时就像主持人融入了聚会,大家既能关注主持人,又能继续热闹互动,气氛再次活跃。
通过这些研究,科学家们对量子纠缠的机制有了更深入的了解。
无论是实粒子还是虚粒子,它们都能在微观世界中搭建起沟通的桥梁。
这不仅是物理学的迷人之处,也让我们意识到,量子世界的复杂与奇妙远远超出我们的想象。
所以,下次在人群中多看一眼的时候,或许你可以想象一下,那束光子正在你和对方之间搭建一座看不见的“量子桥梁”。
神秘的量子纠缠,也因此与我们的生活更近了一步。
来源:潇湘十二楼一点号