量子纠缠(Entanglement)这个概念,是说一旦制备了两个纠缠的粒子(量子态),无论两个粒子相隔多远,哪怕是宇宙间的距离,当对其中一个粒子进行测量的时候,相隔数光年的另外一个粒子瞬间会发生对应的坍塌变化。
假设有两个关系很好的粒子A和B,它们都有两种状态:|0⟩ 态和|1⟩ 态,在某个时刻,它们都处于|0⟩ 态和|1⟩ 态的叠加态。但特殊的地方是,不论它们之间相距多远都存在关联,如果A处于|0⟩态,那么B也处于|0⟩态,同理,如果A处于|1⟩态,那么B也处于|1⟩态,我们便称A和B之间有量子纠缠。
举个例子:一个母亲在合肥,她女儿到深圳打工,她在深圳的女儿结婚,生孩子那一瞬间,她在合肥的母亲自动变成外婆,这就是“幽灵”,她女儿也没有打电话告诉她我生孩子了,但是她就变成外婆了,这不需要时间,这是瞬时发生的,没有信息传递,原因在哪儿?因为她们有深刻的关联,不管她们走多远,这件事情一定会发生。所以,幽灵没有传递信息,幽灵就是一种关联,这个关联是怎么来的?是最开始产生AB的时候他们自身性质决定的,不管他们空间分得多远都会保持这个关联,本质就是这个本质。爱因斯坦本来想拿这个实验说量子力学不对,后来证明量子力学是证明的,这是量子力学最本质的一个性质。我得出一个结论,这里没有超光速的信息传递,这里没有幽灵,也没有妖魔鬼怪,幽灵就是关联,也叫纠缠态,纠缠就是这样来的。
那么这种量子纠缠有什么用?有一个简单的例子——量子的隐性传态, Alice携带了一个量子信息,Alice想把这个粒子携带的信息传到她男朋友Bob那里去,但是信息的载体不送过去,大家能够听到我讲话的声音是因为声波通过空气传播过去,在家里看电视听广播的时候视频和音频信号要通过电磁波接收到,信息的传递一定需要载体。现在Alice说我不把载体送过去,我就把它送去行不行?用经典绝对不行,用量子也绝对不行,科学家想了一个办法,把量子和经典结合起来,结果就行了。Alice测量有四种可能的输出,一种概率是1/4,测量一次就有一个结果,Alice不管测量出什么结果,她把这个结果通过经典通道送给Bob,他知道信息的一部分,他知道这个信息就可以把这个粒子C做一个操控,这个粒子C就携带了C上面的信息,这个操控完了,这个过程里Alice的C的信息在Alice这里消失掉,在Bob的B那里出来了,所以就这么过去了。
这个例子出自本源量子科学顾问、中科院院士、中国科学技术大学教授郭光灿院士在安徽人工智能产业发展高峰论坛上的科普报告。
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