7月12日發表在《科學進展》的論文中,英國格拉斯哥大學物理學家首次公開了捕捉到量子糾纏的照片。量子糾纏是量子力學領域的基本現象之一,指兩個粒子相互作用並瞬間共享其物理狀態。論文作者表示,這是對自然基本屬性的優雅展示。


首先是不錯的工作,用糾纏光子對 對貝爾不等式violation的驗證;

這其實是之前很多人用各種系統也都做過的事情了;

還沒仔細看細節,能發sa肯定不是水工作。

但是,

跟黑洞照片的重要性意義以及工作量肯定還是沒法比的;

也並不會給量子力學帶來什麼突破性的進展,所以也不用太激動

如果感興趣的人多我就補充一下細節什麼的


我覺得有點蹭黑洞熱點的嫌疑......


這當然是一個振奮的消息,說到量子糾纏,首先得說一下

什麼是量子?

世界上,有些東西是連續的,例如打開水龍頭,有水流出來,根據水龍頭打開的大小,水流可以連續地發生變化。但有些東西就不能這樣了,例如機關槍,射出的子彈就不能連續變化了,要嘛1個,要嘛2個,總之是n個,n只能是整數,你用機槍給我發射1/2個子彈試試?

科學家發現,光線也是不連續的,是由一個一個光子組成的,我們稱之為光量子,也叫量子。

研究量子的科學,叫量子力學。

隨著研究的深入,科學家發現,微觀世界的各種基本粒子,無一例外,都服從量子力學的規律,這些規律和我們日常所見的宏觀世界的規律大相徑庭,讓我們瞠目結舌,困惑不解。

譬如,在宏觀世界,波和粒子是不同的概念,但在微觀世界,兩者可以統一起來。例如光線,既可以看成是波——光波,又可以看成是粒子——光子,具有「波粒二重性」。

當愛因斯坦第一次提出光的「波粒二重性」的時候,遭到大多數人的嘲笑和攻擊:什麼意思?每周1、3、5是波,2、4、6是粒子,輪流做莊?這不是胡說八道嗎?

先看量子簡史;

由伽利略和牛頓等人於17世紀創立的經典物理學,經過18世紀在各個基礎部門的拓展,到19世紀得到了全面、系統和迅速的發展,達到了它輝煌的頂峰。到19世紀末,已建成了一個包括力、熱、聲、光、電諸學科在內的、宏偉完整的理論體系。

經典力學、經典電動力學、經典熱力學和統計力學形成了物理世界的三大支柱。它們緊緊地結合在一塊兒,構築起了一座華麗而雄偉的殿堂。

人們也許終於可以相信,上帝造物的奧秘被他們所完全掌握了,再沒有遺漏的地方。

物理學家們開始相信,這個世界所有的基本原理都已經被發現了,物理學已經盡善盡美,它走到了自己的極限和盡頭,再也不可能有任何突破性的進展了。著名的科學家基爾霍夫說:「物理學的未來,將只有在小數點第六位後面去尋找」。普朗克的導師甚至勸他不要再浪費時間去研究這個已經高度成熟的體系。

19世紀的最後一天,歐洲著名的科學家歡聚一堂。會上,英國著名物理學家湯姆生(即開爾文男爵)發表了新年祝詞。他在回顧物理學所取得的偉大成就時說,物理大廈已經落成,所剩只是一些修飾工作。

同時,他在展望20世紀物理學前景時,卻若有所思地講道:「在物理學的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏雲籠罩著。」

這令人不安的烏雲,一朵是以太漂移實驗的否定結果,另一朵是黑體輻射的紫外災難。

從第一朵烏雲中降生了相對論,緊接著從第二朵烏雲中降生了量子論。經典物理學的大廈被徹底動搖。

實際上「烏雲」不止這兩朵,還包括:

1895年,倫琴(Wilhelm Konrad Rontgen)發現了X射線。

1896年,貝克勒爾(Antoine Herni Becquerel)發現了鈾元素的放射現象。

1897年,居里夫人(Marie Curie)和她的丈夫皮埃爾·居里研究了放射性,並發現了更多的放射性元素:釷、釙、鐳。

1897年,J.J.湯姆遜(Joseph John Thomson)在研究了陰極射線後認為它是一種帶負電的粒子流。電子被發現了。

1899年,盧瑟福(Ernest Rutherford)發現了元素的嬗變現象。

就是這幾朵烏雲帶來了一場震撼整個物理學界的革命風暴,導致了現代物理學的誕生。

為解決黑體輻射問題,1900年12月14日,普朗克衝破經典物理機械論的束縛,提出了量子論,標誌著人類對量子認識的開始。這一天也就成為了量子力學的誕辰。

接著1905年,愛因斯坦受普朗克量子化的思想啟發,引進光量子(光子)的概念,成功地解釋了光電效應。1905年被稱為科學史上的奇蹟年,愛因斯坦在這一年發表了6篇論文,3月18日,發表了剛才提到的關於光電效應的文章,成為了量子論的奠基石之一,他也為此獲得了諾貝爾獎。4月30日,發表了關於測量分子大小的論文,這位他贏得了博士學位。5月11和12月19日,兩篇關於布朗運動的論文,成了分子論的里程碑。6月30日,發表題為《論運動物體的電動力學》的論文,這個不起眼的題目後來被加上了一個如雷貫耳的名稱,叫做「狹義相對論」。9月27日,發表了關於物體慣性和能量的關係,這是狹義相對論的進一步說明,並且在其中提出了著名的質能方程E=MC^2。單單這一年的工作,便至少配得3個諾貝爾獎。

1913年,玻爾在盧瑟福有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。玻爾是個看上去沉默駑鈍的人,可是重劍無鋒,大巧不工,在他一生中幾乎沒有輸過哪一場認真的辯論。可見波爾是個十分厲害的人,他於1922年獲得諾貝爾獎,他的小兒子在1975年在量子力學領域獲得諾貝爾獎,他的學生海森堡,泡利,狄拉克、朗道獲得諾貝爾獎。

在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之後,為了解釋一些經典理論無法解釋的現象,法國物理學家德布羅意於1923年提出了物質波這一概念。認為一切微觀粒子均伴隨著一個波,這就是所謂的德布羅意波。德布羅意可以說是一個奇才,本來是個研究歐洲歷史的,半路出家學了物理。德布羅意在他五年的研究生生涯幾乎一無事成,他的博士論文也就一頁多一點,他的導師朗之萬拿著他的博士論文不知怎麼辦,就寄給了愛因斯坦,愛因斯坦拿著德布羅意的論文決定很有意思,於是德布羅意就順利拿到了博士學位。

薛定諤看到德布羅意的關於物質波的博士論文,從中受到啟發。將電子的運動看作是波動的結果,其運動的方程應該是波動方程,方程決定著電子的波動屬性。1926年薛定諤連續發表了4篇關於量子力學的論文,標誌著波動力學的建立。然而薛定諤並不能指出波動方程的具體含義,而是由玻恩指出薛定諤的波函數是一種概率的振幅,它的模的平方對應於側到的電子的概率的分布。二戰是納粹迫害猶太人,薛定諤向美國遞交移民申請卻沒通過,作為一個諾貝爾獎得主卻被美國拒之門外,大家一定感動很奇怪。這是因為薛定諤道德上有問題,他有不少情婦,還有好幾個私生子。

第一個提出完整的量子力學理論的,是德國物理學家海森堡。海森堡從粒子的角度出發,在玻恩和約爾當的幫助下,海森堡矩陣力學的相關理論。

雖然海森堡的矩陣力學和薛定諤的波動力學出發點不同,從不同的思想發展而來,但它們解決同一問題是得到的結果確實一樣的。兩種體系的等價性的。

由於海森堡和薛定諤在量子力學建立開創性的工作,他們分別獲得了1932年、1933年的諾貝爾物理學獎。

1928年狄拉克提出相對量子力學,使量子力學和相對論結合起來。狄拉克是個沉默寡言,喜好孤獨,淡泊名利的人。有一次狄拉克在某大學演講,講完後一個觀眾起來說:「狄拉克教授,我不明白你那個公式是如何推導出來的。」狄拉克看著他久久地不說話,主持人不得不提醒他,他還沒有回答問題。「回答什麼問題?」狄拉克奇怪地說,「他剛剛說的是一個陳述句,不是一個疑問句。」

1925年,泡利提出不相容原理。

1927年,海森堡提出不確定性原理。量子力學到此可以說是基本的框架已經建立。

在量子力學誕生之初著名的物理學家波爾茲曼就因為不能就是經典物理學的局限性,在1906年選擇了自殺。1934年,荷蘭物理學家埃倫菲斯特因感覺在量子力學裡力不從心而結束了自己的生命。

量子力學的創始人愛因斯坦,德布羅意,薛定諤因不能接受量子力學太多的概率成分和不確定因素,而站到了量子力學的對立面。於是形成了以愛因斯坦為首反對派和以波爾為首的擁護派兩大陣營。他們開始了長久的論證。1935年,薛定諤提出了著名的薛定諤貓,愛因斯坦提出EPR佯謬。

然而,實驗證明,愛因斯坦是對的:任何時候,光都有波粒二重性。人們理解不了,也沒有辦法,只能慢慢理解吧。

還有,在宏觀世界,一個物體的速度和位置,是可以同時準確測定的,譬如飛機來了,雷達可以把飛機的速度、位置都準確測定。但對於微觀粒子,就不行了,科學家發現,如果把一個基本粒子的位置測准了,它的速度就測不準了。還有,時間和能量,也只能測准其中的。這就叫著名的「測不準原理」。

順便說一句,在微觀世界,測量可不是一件簡單的事,測量會破壞或改變微觀粒子的狀態。

還有一種難以理解的現象,就是量子糾纏了。

如果把兩個基本粒子「糾纏」起來(如何糾纏下面再說),然後把這兩個粒子分開,一個放在北京,一個放在上海,當你改變北京那個粒子的狀態時,上海那一個的狀態也就同時改變了,儘管他們之間沒有發生任何聯繫。

這種「超距作用」的傳播距離,還可以更遠,理論上,即使兩個粒子相隔若干光年,譬如一個放在地球上,另一個放到織女星上,也是可以相互影響的。

這種現象,歷史上,被愛因斯坦稱之為「鬼魅學說」,他認為違反了因果律和定域性原則,是不可信的,為此,他和量子力學的代表人物——丹麥科學家玻爾,爭論了很多年。

但是,近來越來越多的實驗證明,愛因斯坦可能錯了。

2015年10月25日,荷蘭代爾夫特理工大學的科學家們把兩顆鑽石分別放在代爾夫特理工大學校園內的兩側,距離1.3公里。每塊鑽石含有一個可以俘獲單個電子的微小空間,每個空間放置一個被糾纏過的電子,它們之間,沒有任何方式的聯繫。實驗證明,確實存在這種奇異的「超距作用」,改變其中一個的狀態,另一個也發生了改變。

我國科學家潘建偉等人,實現了百公里量級的量子糾纏和應用的研究,其科研成果,已經走到了世界的前列。

如何把量子糾纏應用到通信領域呢?

光子,也是一種電磁波,其磁場和電場都是有方向的(或者叫光子的偏振),譬如把水平方向定為「0」,垂直方向定為「1」,通過改變光子的偏振狀態,就可以把一組光子進行編碼了。

量子通信傳遞的,不是電波,而是一個個被編碼的、被糾纏過的光子,每一個光子要嘛是「0」,要嘛是「1」,一連串的「0」和「1」就代表了要傳遞的信息。

顯然,傳遞信息量越大(比特數目大),要求被糾纏的光子數目越多,也是一個技術難題,目前,最大的糾纏數目已經達到8個,從實用角度看,數量還是太少了。

糾纏光子的製備、儲存和傳輸,也都是技術難題。

目前正在試驗的量子通訊,傳遞的並非信息本身,而是打開信息的密碼(或稱密鑰),信息本身還是需要用傳統手段傳遞。完全依靠量子糾纏實現「遠程隱形傳輸」,為時尚早,它是科學家們的一個奮鬥目標,對它的認識,還需要一個探索和深入理解的過程。

為什麼說量子通信保密性很強呢?

這是因為,在糾纏光子的傳遞過程中,如果有人竊聽,它的狀態就會因竊聽(測量)發生改變,密碼接收的誤碼率會明顯增加,引起發射者的警覺,而停止密鑰的發送。當竊聽者消失後,可以換一組密碼重新發送。因為能及時發現竊聽者,所以,量子通信具有很強的保密性。最後,談一下如何實現光子的糾纏。

一個常用的辦法是,利用晶體的非線性效應。譬如,把一個具有紫外線光子放進晶體里,由於非線性效應的存在,在輸出端可以得到兩個紅外線光子。因為這兩個紅外光子來源於同一個「母親」,就處於相互「糾纏」的狀態。

讓我們回頭看看,量子簡史;

由伽利略和牛頓等人於17世紀創立的經典物理學,經過18世紀在各個基礎部門的拓展,到19世紀得到了全面、系統和迅速的發展,達到了它輝煌的頂峰。到19世紀末,已建成了一個包括力、熱、聲、光、電諸學科在內的、宏偉完整的理論體系。

經典力學、經典電動力學、經典熱力學和統計力學形成了物理世界的三大支柱。它們緊緊地結合在一塊兒,構築起了一座華麗而雄偉的殿堂。

人們也許終於可以相信,上帝造物的奧秘被他們所完全掌握了,再沒有遺漏的地方。

物理學家們開始相信,這個世界所有的基本原理都已經被發現了,物理學已經盡善盡美,它走到了自己的極限和盡頭,再也不可能有任何突破性的進展了。著名的科學家基爾霍夫說:「物理學的未來,將只有在小數點第六位後面去尋找」。普朗克的導師甚至勸他不要再浪費時間去研究這個已經高度成熟的體系。

19世紀的最後一天,歐洲著名的科學家歡聚一堂。會上,英國著名物理學家湯姆生(即開爾文男爵)發表了新年祝詞。他在回顧物理學所取得的偉大成就時說,物理大廈已經落成,所剩只是一些修飾工作。

同時,他在展望20世紀物理學前景時,卻若有所思地講道:「在物理學的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏雲籠罩著。」

這令人不安的烏雲,一朵是以太漂移實驗的否定結果,另一朵是黑體輻射的紫外災難。

從第一朵烏雲中降生了相對論,緊接著從第二朵烏雲中降生了量子論。經典物理學的大廈被徹底動搖。

實際上「烏雲」不止這兩朵,還包括:

1895年,倫琴(Wilhelm Konrad Rontgen)發現了X射線。

1896年,貝克勒爾(Antoine Herni Becquerel)發現了鈾元素的放射現象。

1897年,居里夫人(Marie Curie)和她的丈夫皮埃爾·居里研究了放射性,並發現了更多的放射性元素:釷、釙、鐳。

1897年,J.J.湯姆遜(Joseph John Thomson)在研究了陰極射線後認為它是一種帶負電的粒子流。電子被發現了。

1899年,盧瑟福(Ernest Rutherford)發現了元素的嬗變現象。

就是這幾朵烏雲帶來了一場震撼整個物理學界的革命風暴,導致了現代物理學的誕生。

為解決黑體輻射問題,1900年12月14日,普朗克衝破經典物理機械論的束縛,提出了量子論,標誌著人類對量子認識的開始。這一天也就成為了量子力學的誕辰。

接著1905年,愛因斯坦受普朗克量子化的思想啟發,引進光量子(光子)的概念,成功地解釋了光電效應。1905年被稱為科學史上的奇蹟年,愛因斯坦在這一年發表了6篇論文,3月18日,發表了剛才提到的關於光電效應的文章,成為了量子論的奠基石之一,他也為此獲得了諾貝爾獎。4月30日,發表了關於測量分子大小的論文,這位他贏得了博士學位。5月11和12月19日,兩篇關於布朗運動的論文,成了分子論的里程碑。6月30日,發表題為《論運動物體的電動力學》的論文,這個不起眼的題目後來被加上了一個如雷貫耳的名稱,叫做「狹義相對論」。9月27日,發表了關於物體慣性和能量的關係,這是狹義相對論的進一步說明,並且在其中提出了著名的質能方程E=MC^2。單單這一年的工作,便至少配得3個諾貝爾獎。

1913年,玻爾在盧瑟福有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。玻爾是個看上去沉默駑鈍的人,可是重劍無鋒,大巧不工,在他一生中幾乎沒有輸過哪一場認真的辯論。可見波爾是個十分厲害的人,他於1922年獲得諾貝爾獎,他的小兒子在1975年在量子力學領域獲得諾貝爾獎,他的學生海森堡,泡利,狄拉克、朗道獲得諾貝爾獎。

在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之後,為了解釋一些經典理論無法解釋的現象,法國物理學家德布羅意於1923年提出了物質波這一概念。認為一切微觀粒子均伴隨著一個波,這就是所謂的德布羅意波。德布羅意可以說是一個奇才,本來是個研究歐洲歷史的,半路出家學了物理。德布羅意在他五年的研究生生涯幾乎一無事成,他的博士論文也就一頁多一點,他的導師朗之萬拿著他的博士論文不知怎麼辦,就寄給了愛因斯坦,愛因斯坦拿著德布羅意的論文決定很有意思,於是德布羅意就順利拿到了博士學位。

薛定諤看到德布羅意的關於物質波的博士論文,從中受到啟發。將電子的運動看作是波動的結果,其運動的方程應該是波動方程,方程決定著電子的波動屬性。1926年薛定諤連續發表了4篇關於量子力學的論文,標誌著波動力學的建立。然而薛定諤並不能指出波動方程的具體含義,而是由玻恩指出薛定諤的波函數是一種概率的振幅,它的模的平方對應於側到的電子的概率的分布。二戰是納粹迫害猶太人,薛定諤向美國遞交移民申請卻沒通過,作為一個諾貝爾獎得主卻被美國拒之門外,大家一定感動很奇怪。這是因為薛定諤道德上有問題,他有不少情婦,還有好幾個私生子。

第一個提出完整的量子力學理論的,是德國物理學家海森堡。海森堡從粒子的角度出發,在玻恩和約爾當的幫助下,海森堡矩陣力學的相關理論。

雖然海森堡的矩陣力學和薛定諤的波動力學出發點不同,從不同的思想發展而來,但它們解決同一問題是得到的結果確實一樣的。兩種體系的等價性的。

由於海森堡和薛定諤在量子力學建立開創性的工作,他們分別獲得了1932年、1933年的諾貝爾物理學獎。

1928年狄拉克提出相對量子力學,使量子力學和相對論結合起來。狄拉克是個沉默寡言,喜好孤獨,淡泊名利的人。有一次狄拉克在某大學演講,講完後一個觀眾起來說:「狄拉克教授,我不明白你那個公式是如何推導出來的。」狄拉克看著他久久地不說話,主持人不得不提醒他,他還沒有回答問題。「回答什麼問題?」狄拉克奇怪地說,「他剛剛說的是一個陳述句,不是一個疑問句。」

1925年,泡利提出不相容原理。

1927年,海森堡提出不確定性原理。量子力學到此可以說是基本的框架已經建立。

在量子力學誕生之初著名的物理學家波爾茲曼就因為不能就是經典物理學的局限性,在1906年選擇了自殺。1934年,荷蘭物理學家埃倫菲斯特因感覺在量子力學裡力不從心而結束了自己的生命。

量子力學的創始人愛因斯坦,德布羅意,薛定諤因不能接受量子力學太多的概率成分和不確定因素,而站到了量子力學的對立面。於是形成了以愛因斯坦為首反對派和以波爾為首的擁護派兩大陣營。他們開始了長久的論證。1935年,薛定諤提出了著名的薛定諤貓,愛因斯坦提出EPR佯謬。

世界上總有一些東西沒辦法按照常理去度量,但是一旦被證明。那必將是一件偉大的事情。


莫名感覺和黑洞有一曲同工之妙

黑洞和太極??的結合體?


很激動 雖然我不知道怎麼回事 但我想肯定是量子領域一個重大發現 有沒有大佬講一下會對目前量子領域會有什麼幫助


發不了問題,猜想如下:(求大神解答。)

雙縫實驗:一個光子能同時穿過兩條縫,是因為光子從無處不在的暗能量中,吸取了暗能量,配對成兩個光子。

量子糾纏:一個粒子分裂成兩個粒子,是因為粒子從無處不在的暗能量中吸收了暗能量,配對成具有量子糾纏特性的粒子。

量子糾纏產生的原因是由於糾纏的另一半粒子由暗能量(或者說暗物質)所組成的。量子間的糾纏是由暗能量聯繫在一起的,所以才會改變這邊這個另外一個也會跟著改變。它的超距作用也許就如同我們沒辦法隔絕引力一樣。

另外,如果把量子糾纏產生的粒子都收集起來。那麼就相當於收集了暗能量或者說暗物質。如果這個能做成暗物質武器的話,那肯定是驚天地泣鬼神的。同時,它比原子彈造起來要方便,容易多了。

此外還有電子云,個人覺得電子的路徑,很像一根一根的弦連接起來的。

如果電子在暗物質作用下完美解釋了弦理論。那是不是更接近我們觀察到的世界了?

這量子糾纏肯定是我們研究暗物質的不二法門。去猜測什麼怪力亂神的東西完全不靠譜。

這暗能量,或者說暗物質,估計和引力還有很大的關係。愛因斯坦曾經說在離子狀態下,是沒有萬有引力的,感覺他說的挺對的。

如果真的能以此解開萬有引力的原由。那離我們能造出蟲洞的日子也就不遠了。


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