4量子物理学的误解了

欧文薛定谔可能从未预言他的思想实验,薛定谔的猫,将达到网络上流传的地位在21世纪。

它表明,一个倒霉的猫被困在一个盒子杀死开关触发一个随机量子事件——放射性衰变,例如,可以活的或死的同时,只要我们不打开盒子检查。

我们一直知道,量子粒子可以在两个国家——例如在两个地点——在同一时间。我们称之为一个叠加。

科学家已经能够显示这在著名的双缝干涉实验中,单个量子粒子,光18新利最新登入子或电子等,可以通过两种不同的缝同时在墙上。18新利最新登入我们怎么知道的?

在量子物理中,每个粒子的状态也是一种波。但当我们发出的光子流-一个接一个缝,它创建两个波相互干扰的模式在屏幕上在狭缝后面。因为每个光子没有任何其他光子干涉当它穿过狭缝,这意味着它必须同时经历了缝,干扰本身(下图)。

为此,然而,美国(波)的叠加粒子穿过18新利最新登入狭缝需要”连贯的”——有一个定义良好的相互关系。

这些叠加实验可以用不断增长的规模和复杂性的对象。一个著名的实验1999年由安东齐林格证明了大分子的量子叠加态碳60被称为“布基球”。

这意味着为我们可怜的猫吗?这真的是既死又活只要我们不打开这个盒子吗?显然,一只猫一点也不像一个光子在控制的实验室环境中,它更大、更复杂得多。任何相干的数万亿数以万亿计的原子构成的猫可能彼此是极其短暂的。

这并不意味着量子相干在生物系统是不可能的,只是它通常不会适用于大型动物如猫或一个人。

纠缠是两个不同的粒子量子属性链接如果你测量,自动和即刻知道其他的状态——不管他们之间的差距有多远。18新利最新登入

常见的解释它通常涉及日常用品从我们的古典宏观世界,如骰子,卡片,甚至对奇怪的彩色袜子。例如,想象你告诉你的朋友你有蓝卡放在一个信封和一个橙色卡在另一个。如果你的朋友带走并打开一个信封,发现蓝色的卡片,他们会知道你有橙色卡。

但要理解量子力学,你必须想象信封内的两张牌在一份联合叠加,这意味着他们都是橙色和蓝色在同一时间(特别是橙色/蓝色和蓝色/橙色)。打开一个信封显示一种颜色随机决定。但仍然打开第二个总是揭示了相反的颜色,因为它是“诡异”与第一张牌。

人能迫使卡出现在不同的颜色,类似于做另一种类型的测量。我们可以打开信封的问:“你是绿色或红色卡吗?”The answer would again be random: green or red. But crucially, if the cards were entangled, the other card would still always yield the opposite outcome when asked the same question.

阿尔伯特·爱因斯坦试图解释这个古典的直觉,认为卡可以提供隐藏,内部指令集告诉他们在什么颜色出现了某些问题。他还拒绝了明显的“幽灵”行动卡之间似乎让他们立刻相互影响,这意味着沟通比光速快,东西打破了爱因斯坦的理论。

18新利最新登入然而,爱因斯坦解释随后被排除了贝尔定理(理论物理学家约翰·斯图尔特贝尔)创建的测试和试验,在2022年的诺贝尔奖获得者。认为衡量一个纠缠卡更改其他的状态是不正确的。量子粒子只是神秘地相关的方式我们不能和日常逻辑或描述语言——他们不交流同时也包含一个隐藏的代码,就像爱因斯坦思想。所以忘记日常物品当你想到纠缠。

贝尔定理常说证明自然不是“本地”,一个对象不仅仅是直接受其直接影响的环境。另一个常见的解释是,这意味着量子物体的属性并不是“真实”,他们不存在前测量。

但是贝尔定理只允许我们说量子物理学意味着自然不是真实和地方如果我们假设一些其他的事情在同一时间。这些假设包括想法,只有一个单一的测量结果(而不是多个,也许在平行世界),因果时间向前流动,我们不生活在一个“发条宇宙”,一切都按预定的时间。

尽管贝尔定理、性质很可能是真正的和地方,如果你允许打破一些其他的事情我们认为常识,如时间前进。进一步的研究将希望缩小许多潜在的量子力学解释。18新利最新登入然而,大多数选择在桌子上——例如,时间向后流动,或缺乏自由意志——至少是荒唐,放弃当地现实的概念。

一个经典的引用(归功于物理学家理查德·费曼但这种形式也套用尼尔斯·玻尔)猜测:“如果你认为你理解量子力学,你不明白。”

这一观点被广泛接受。量子物理学是不可能理解,包括物理学家。但从21世纪的角度来看,量子物理概念上既不是数学也不是特别困难的科学家。我们理解它非常好,我们可以用高精度预测量子现象,模拟高度复杂的量子系统,甚至开始建立量子计算机。

叠加和纠缠,量子信息的语言解释时,要求不超过高中数学。18luck手机登录贝尔定理不需要任何量子物理学。它可以在几行用概率论和线性代数。

真正的困难所在,也许是在如何协调量子物理学与我们的直观的现实。18新利最新登入没有所有的答案不会阻止我们取得进一步进展与量子技术。我们可以简单的闭嘴,计算。

幸运的是人性,诺贝尔奖得主方面,条款,齐林格拒绝闭嘴,不停地问为什么。别人喜欢他们总有一天会帮助我们协调量子古怪和现实的经验。

亚历山德罗Fedrizzi赫瑞瓦特大学的物理教授。他收到资金从英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)。

Mehul马利克赫瑞瓦特大学的物理教授。他收到资金从英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)和欧洲研究委员会(ERC)开始授予痛快的。

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