期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
什么是量子观测?双缝实验中观测是如何让电子(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】观测导致了电子表现出了单量子态? 那么每次发射一个电子,它会通过哪个狭缝呢?科学家设置了一个“门”(用光子照射穿过狭缝的电子)来观察每一个
观测导致了电子表现出了单量子态?
那么每次发射一个电子,它会通过哪个狭缝呢?科学家设置了一个“门”(用光子照射穿过狭缝的电子)来观察每一个电子穿过的狭缝地情况,并且很肯定地发现,电子总是通过一个狭缝或另一个狭缝。当科学家再次观察屏幕上出现的图案时,电子却表现出了粒子的模式,而不是波模式。换句话说,电子似乎知道我们在观察它!
上图可以看到单个电子在没有被观察的时候,表现出来波的性质,会同时穿过两个狭缝,并与自己发生干涉;当我们观察电子的时候,电子会表现出粒子的行为,会穿过两个狭缝中的一个,在屏幕上形成两堆电子!
正如物理学家有时所描述的那样,观察的行为会改变结果。这听起来真的很奇怪,但实际上几乎所有的量子系统都是这样建立起来的:事物发展的所有可能结果都处在波状叠加态中,直到你做出关键的“观察”,这会迫使系统给出一个真正的答案。这就是量子世界!
量子纠缠中的叠加态
许多粒子都可以创建一个纠缠态,在一个纠缠态的整体系统中自旋为0,例如,±?电子,±1光子等等,在进行测量之前,纠缠态中的每一个粒子都是正态和负态的叠加态。但是,一旦我们“观察”其中一个粒子的属性,我们就会立即知道另一个粒子的相应属性。如果你观察到一个电子得自旋为+?,那么另外一个肯定是-?。
量子纠缠的现象确实很奇怪,因为就像通过狭缝的电子一样,粒子在叠加状态时的行为与被迫处于确定状态时的行为不同。从理论上讲,两个纠缠在一起的粒子,即使另一个在一光年之外,通过“观察”第一个粒子,确定它的自旋状态,我们就能立即知道另一个粒子的自旋状态;并不需要等一年的光传输信号。
这就是爱因斯坦所说的鬼魅般的超距作用,但事实确实是如此。跟爱因斯坦一样,当时很多人对量子纠缠感到困惑,而解决这个问题的方法就是贝尔提出,这也是为什么被称为贝尔定理,我们称之为非局域性现象。
虽然贝尔定理否定了现在的局域性,但是公平的说,这并没有打破信息传递的光速极限问题。当你测量你的粒子时,离你一光年远的人不会注意到他们的粒子有任何奇怪的地方;只有当你把你的粒子和一光年远的粒子放在一起时,或者从一光年远的地方得到信息,两者都受到光速的限制,你才能观察到两个粒子的状态。
那么什么是量子观察?是我们的观察决定了量子态吗?
与上文中说的正好相反,你是否认为正是因为我们的观察让电子表现出了粒子的状态,让纠缠的粒子表现除了确定的量子态,其实这一切与你无关,与观察者无关。
关于测量和观察的讨论,这其中隐藏了一个真实的真相:为了进行这些观察,我们需要让一个量子粒子与我们试图观察的粒子发生相互作用。如果我们想要进行对量子粒子的特殊测量,我们就需要这种相互作用发生在一定的能量阈值之上!
量子的状态与你或“观察行为”无关;相反,量子的状态与你是否有足够的能量进行相互作用的“观察”有关。换句话说,就是“观察”时会将粒子限制在一个或另一个特定的量子状态中!
对于一个“观察”穿过狭缝的电子来说,这意味着强迫电子与光子发生相互作用,而光子可以很好地约束电子的位置,从而让电子确定地穿过一个狭缝。对自旋+1或-1的光子来说,光子的偏振对测量十分敏感,“观测”会对光子的电磁场类型产生敏感的相互作用。
所以综上所述:观测是一种量子相互作用,它足以决定一个系统的量子态,也属于一种量子行为!
文章来源:《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1109/359.html