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为什么会出现量子纠缠?你也可以看懂其中的原理

量子纠缠到底是怎么一回事?首先可以肯定我们的宏观世界是不会出现量子纠缠现象的。简单来说,你平时用肉眼能看见,用手能感受到的世界里是没有量子纠缠的。这种现象只会出现在分子级别以下的微观世界里。

为什么会出现量子纠缠?你也可以看懂其中的原理

人们往往听得最多的微观粒子是电子和光子,你听说最多的量子纠缠或许也就是电子纠缠和光子纠缠了。其实量子纠缠的尺度可以更大,甚至在分子尺度也可以出现量子纠缠现象,比如巴克明斯特富勒烯!

量子纠缠简单来说就是,本来有个微观粒子,这个微观粒子被某种手段一分为二了,于是就是产生两个相反方向运动的粒子。就好像是一个娘胎出来的双胞胎,即便出生以后,各自去不同的地方工作生活,他们之间依旧会产生“心灵作用”般的感应。

实验室中最常见制备量子纠缠的方式就是衰变零自旋中性π介子,原本中性π介子衰变后会变成一个(带负电)电子和一个正电子,电子和正电子互为反物质!它们会朝着相反的方向运动,如果不去测量它们,那么这个电子和正电子的共同会形成零自旋的纠缠状态。如果观测其中一个粒子,比如电子,那么它们之间的纠缠态就会确定,导致电子和正电子都有了相反状态的自旋。如果观测电子的自旋为下,那么与之纠缠的正电子自旋必为上。

其实量子纠缠很神奇,但是仔细一想就会有种“茅塞顿开”的错觉。继续以π介子为例,纠缠的两个粒子在分开以前,就是耦合在一起π介子,它不向上也不向下自旋,它的自旋为零。同时π介子即不带正电也不带负电,它是电中性的。而π介子衰变成正电子和电子后,电中性被“分裂”成带分别带正负电的两个纠缠粒子,零自旋“分裂”成测量后相反方向自旋的两个纠缠粒子。

为什么会出现量子纠缠?你也可以看懂其中的原理

曾经有科学家提出假设,纠缠粒子依旧是同一个粒子,只不过它们处于不同的宇宙罢了。但是多世界诠释没有得到科学界的响应!

来源: 走近前沿科学

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