哪位能詳細解釋一下量子光學,「量子糾纏」怎麼實現

時間 2021-05-06 00:23:01

1樓:

量子光學

以輻射的量子理論研究光的產生、傳輸、檢測及光與物質相互作用的學科。到了19世紀,特別在光的電磁理論建立後,在解釋光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等與光的傳播有關的現象時,光的波動理論取得了完全的成功(見波動光學)。19世紀末和20世紀初發現了黑體輻射規律和光電效應等另一類光學現象,在解釋這些涉及光的產生及光與物質相互作用的現象時,舊的波動理論遇到了無法克服的困難。

2023年,m.蒲朗克為解決黑體輻射規律問題提出了能量子假設,並得到了黑體輻射的蒲朗克公式,很好地解釋了黑體輻射規律(見蒲朗克假設)。2023年,a.

阿爾伯特·愛因斯坦提出了光子假設,成功地解釋了光電效應。阿爾伯特·愛因斯坦認為光子不僅具有能量,而且與普通實物粒子一樣具有質量和動量(見光的二象性)。2023年,a.

h.康普頓利用光子與自由電子的彈性碰撞過程解釋了x射線的散射實驗(見康普頓散射)。與此同時,各種光譜儀的普遍使用促進了光譜學的發展,通過原子光譜來探索原子內部的結構及其發光機制導致了量子力學的建立。

所有這一切為量子光學奠定了基礎。20世紀60年代雷射的問世大大地推動了量子光學的發展,在雷射理論中建立了半經典理論和全量子理論。半經典理論把物質看成是遵守量子力學規律的粒子集合體,而雷射光場則遵守經典的麥克斯韋電磁方程組。

此理論能較好地解決有關雷射與物質相互作用的許多問題,但不能解釋與輻射場量子化有關的現象,例如雷射的相干統計性和物質的自發輻射行為等。在全量子理論中,把雷射場看成是量子化了的光子群,這種理論體系能對輻射場的量子漲落現象以及涉及雷射與物質相互作用的各種現象給予嚴格而全面的描述。對雷射的產生機理,包括對自發輻射和受激輻射更詳細的研究,以及對雷射的傳輸、檢測和統計性等的研究是目前量子光學的主要研究課題。

量子糾纏(quantum entanglement),又譯量子纏結,是一種量子力學現象,其定義上描述復合系統(具有兩個以上的成員系統)之一類特殊的量子態,此量子態無法分解為成員系統各自量子態之張量積(tensor product)。

具有量子糾纏現象的成員系統們,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性(correlation);亦即當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。如此現象導致了「鬼魅似的遠距作用」(spooky action-at-a-distance)之猜疑,彷佛兩顆電子擁有超光速的秘密通訊一般,似與狹義相對論中所謂的局域性(locality)相違背。這也是當初阿爾伯特·愛因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森於2023年提出以其姓氏字首為名的愛波羅悖論(epr paradox)來質疑量子力學完備性之緣由。

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稱為糾纏態。糾纏態之間的關聯不能被經典地解釋。

所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統之間存在非定域、非經典的強關聯。量子糾纏涉及實在性、定域性、隱變數以及測量理論等量子力學的基本問題,並在量子計算和量子通訊的研究中起著重要的作用。

多體系的量子態的最普遍形式是糾纏態,而能表示成直積形式的非糾纏態只是一種很特殊的量子態。歷史上,糾纏態的概念最早出現在2023年薛丁格關於「貓態」的**中。糾纏態對於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,特別是在量子資訊方面。

例如,量子遠端通訊。

如何通俗易懂得解釋量子糾纏理論

2樓:取好個名字

量子糾纏與「薛丁格的貓」是類似的,只不過「薛丁格的貓」講的是同乙個東西處於不同的狀態的疊加,量子糾纏講的是如果有兩個以上的東西它們都處於不同的狀態的疊加,它們彼此之間一定有明確的關係。這就是量子糾纏。

糾纏態的手套

比方,我們從北京買了一雙手套,把手套中的乙隻寄到香港,另乙隻寄到華盛頓,那麼寄到香港的是左手戴的還是右手戴的?

誰都不知道,如果香港的人收到了開啟一看,是左手的,那華盛頓的人不用看就知道收到的是右手的,因為手套是左右配對的,這是個規則。一旦寄出去了,寄的過程中不確定,但是乙個人只要觀測了他收到的手套是左手的還是右手的,另乙個人不用觀測就知道了。這就是糾纏的乙個例子。

大家會認為,你看沒看它沒關係,它早就確定了。但量子力學大量實驗證明,如果把同乙個量子體系分開成幾個部分,在未檢測之前,你永遠不知道這些部分的準確狀態;如果你檢測出其中之一的狀態,在這瞬間其他部分立即調整自己的狀態與之相應。

這樣的量子體系的狀態叫做「糾纏態」。就好比這個手套在寄出以後,在還沒被觀測之前,它是不是確定呢?肯定不確定。

只有在你確定了其中某乙個的狀態,另乙個的狀態立刻就變化了,也變得確定起來了。這種關聯就叫作量子糾纏。

大家也許很難理解這個糾纏,說實話,這個已經超出了我們人類的理解能力的範圍之外,你只能去試圖想他、接受他,跟我們日常生活中的客觀經驗已經不符了。

量子**傳輸——瞬間傳輸的未來

這個例子還說明糾纏的乙個重要特點:糾纏一方得到的任何資訊,另一方也會馬上感到,不需要資訊傳遞。這一點很重要,後面要用到。

3樓:柳鯤鵬

人類有科技以來,從來沒有量子力學這樣的理論,連業內人士自己都覺得糊塗、不可思議、難以理解。怎麼不可思議?不僅違背常識,而且是荒唐。比如波粒二象性,比如量子糾纏。

今天咱說說,什麼叫量子糾纏。量子糾纏,就是兩個光子之前超距離互相感知的事情。這裡就不搬弄理論了,咱還是舉例來說。

比如說,咱手上有一幅手套,左手和右手。然後放入兩個不同的盒子裡。在現實中,大家都知道,盒子裡放的什麼手套,是確定無疑的。比如說,咱盒子甲放的左手,盒子乙放的右手。

可是在量子世界中,這事就不確定了。什麼意思?就是說,雖然咱將兩個手套(光子)放入不同的盒子,可是盒子裡的手套是左手還是右手(光子自旋),是不確定的,可能是左手,也可能是右手。

開啟盒子甲,如果看到左手,那麼盒子乙就是右手,反之亦然。

說到這裡有人就憤怒了:難道盒子裡的手套不是確定的嗎?怎麼可能是左手也可能是右手?

其實不要說閣下憤怒,也不要說吾這種低智商人士,就是量子理論的科學家都覺得不可思議。可是這就是量子世界啊。

那麼,這個想法到底對不對?有人提出了貝爾不等式,來確定盒子裡的手套是確定的,還是不確定的。如果成立,就證明盒子裡的手套是確定的,否則就是不確定的。

結果呢?在巨集觀世界當然是成立的,而在量子世界,這個不等式確實不成立。這是何等的。。。

這不科學!

其實呢,科學本身並不科學,而是「假說」。只是能解釋現象,指導實踐,就是科學。量子理論有這樣那樣的荒唐,可是實實在在的指導微觀實踐。

4樓:錢青顏嘉言

具有量子糾纏現象的成員系統們,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性(correlation);亦即當其中一顆被操作(例如量子測量)而狀態發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。如此現象導致了「鬼魅似的遠距作用」(spooky

action-at-a-distance)之猜疑,彷彿兩顆電子擁有超光速的秘密通訊一般,似與狹義相對論中所謂的局域性(locality)相違背。這也是當初阿爾伯特·愛因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森於2023年提出以其姓氏字首為名的愛波羅悖論(epr

paradox)來質疑量子力學完備性之緣由。

5樓:匿名使用者

這個我用很通俗的辦法解析給你聽吧!前段是手打的。世界是奇妙的,有些東西不必要太懂,難得糊塗嘛!

量子纏繞現象 就像一對雙胞胎a和b,他們吵架了,吵架了肯定互相不滿對方是吧? 然後我們就問a(這裡的問在實驗裡面是觀測的動作)你喜歡吃雪糕嗎?那麼a回答了:

喜歡。b肯定回答:不喜歡。

同理,他們是作對的,但得先問其中乙個才會有最終的答案。就算a和b距離乙個宇宙那麼遠,他們也是這樣作對的。而且作對的速度超過光速。

量子世界是很奇妙的世界,你問這個問題應該對量子世界很好奇,有空可以看看雙縫干涉的奇怪實驗,更有趣。還有空間零點能........空間中無處不在的十億分之一秒出現並且消失的正負能量對。

以下是複製來的量子纏繞應用,我們國家已經開始應用了,想知道更多可以搜 墨子號通訊衛星。

量子糾纏是一種物理資源,如同時間、能量、動量等等,能夠萃取與轉換。應用量子糾纏的機制於量子資訊學,很多平常不可行的事務都可以達成:

量子金鑰分發能夠使通訊雙方共同擁有乙個隨機、安全的金鑰,來加密和解密資訊,從而保證通訊安全。在量子金鑰分發機制裡,給定兩個處於量子糾纏的粒子,假設通訊雙方各自接受到其中乙個粒子,由於測量其中任意乙個粒子會摧毀這對粒子的量子糾纏,任何竊聽動作都會被通訊雙方偵測發覺。

密集編碼(superdense coding)應用量子糾纏機制來傳送資訊,每兩個經典位元的資訊,只需要用到乙個量子位元,這科技可以使傳送效率加倍。

量子**傳態應用先前傳送點與接收點分享的兩個量子糾纏子系統與一些經典通訊技術來傳送量子態或量子資訊(編碼為量子態)從傳送點至相隔遙遠距離的接收點。

量子演算法(quantum algorithm)的速度時常會勝過對應的經典演算法很多。但是,在量子演算法裡,量子糾纏所扮演的角色,物理學者尚未達成共識。有些物理學者認為,量子糾纏對於量子演算法的快速運算貢獻很大,但是,只倚賴量子糾纏並無法達成快速運算。

在量子計算機體系結構裡,量子糾纏扮演了很重要的角色。例如,在一次性量子計算機(one-way quantum computer)的方法裡,必須先製備出乙個多體糾纏態,通常是圖形態(graph state)或簇態(cluster state),然後藉著一系列的測量來計算出結果。

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