作业帮“量子纠缠”怎么实现?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/28 12:48:44
“量子纠缠”怎么实现?
“量子纠缠”怎么实现?
“量子纠缠”怎么实现?
量子光学
以辐射的量子理论研究光的产生、传输、检测及光与物质相互作用的学科.到了19世纪,特别在光的电磁理论建立后,在解释光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等与光的传播有关的现象时,光的波动理论取得了完全的成功（见波动光学）.19世纪末和20世纪初发现了黑体辐射规律和光电效应等另一类光学现象,在解释这些涉及光的产生及光与物质相互作用的现象时,旧的波动理论遇到了无法克服的困难.1900年,M.普朗克为解决黑体辐射规律问题提出了能量子假设,并得到了黑体辐射的普朗克公式,很好地解释了黑体辐射规律（见普朗克假设）.1905年,A.阿尔伯特·爱因斯坦提出了光子假设,成功地解释了光电效应.阿尔伯特·爱因斯坦认为光子不仅具有能量,而且与普通实物粒子一样具有质量和动量（见光的二象性）.1923年,A.H.康普顿利用光子与自由电子的弹性碰撞过程解释了X射线的散射实验（见康普顿散射）.与此同时,各种光谱仪的普遍使用促进了光谱学的发展,通过原子光谱来探索原子内部的结构及其发光机制导致了量子力学的建立.所有这一切为量子光学奠定了基础.20世纪60年代激光的问世大大地推动了量子光学的发展,在激光理论中建立了半经典理论和全量子理论.半经典理论把物质看成是遵守量子力学规律的粒子集合体,而激光光场则遵守经典的麦克斯韦电磁方程组.此理论能较好地解决有关激光与物质相互作用的许多问题,但不能解释与辐射场量子化有关的现象,例如激光的相干统计性和物质的自发辐射行为等.在全量子理论中,把激光场看成是量子化了的光子群,这种理论体系能对辐射场的量子涨落现象以及涉及激光与物质相互作用的各种现象给予严格而全面的描述.对激光的产生机理,包括对自发辐射和受激辐射更详细的研究,以及对激光的传输、检测和统计性等的研究是目前量子光学的主要研究课题.
量子纠缠（quantum entanglement）,又译量子缠结,是一种量子力学现象,其定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积（tensor product）.
具有量子纠缠现象的成员系统们,在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,如此遥远的距离下,它们仍保有特别的关联性（correlation）；亦即当其中一颗被操作（例如量子测量）而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化.如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”（spooky action-at-a-distance）之猜疑,彷佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般,似与狭义相对论中所谓的局域性（locality）相违背.这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于1935年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论（EPR paradox）来质疑量子力学完备性之缘由.
量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应.量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态.纠缠态之间的关联不能被经典地解释.所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联.量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用.
多体系的量子态的最普遍形式是纠缠态,而能表示成直积形式的非纠缠态只是一种很特殊的量子态.历史上,纠缠态的概念最早出现在1935年薛定谔关于“猫态”的论文中.纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面.例如,量子远程通信.