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量子纠缠究竟是什么原理

2023-06-10 00:34:22大学访问手机版77

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量子纠缠是指量子态的一种性质。它是量子力学叠加原理的后果。

量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象。即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化 。

在量子力学里,当几个粒子在彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,则称这现象为量子缠结或量子纠缠。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象;在经典力学里,找不到类似的现象。

扩展资料:

量子纠缠的应用:

量子纠缠是一种物理资源,如同时间、能量、动量等等,能够萃取与转换。应用量子纠缠的机制于量子信息学,很多平常不可行的事务都可以达成:

1、量子密钥分发能够使通信双方共同拥有一个随机、安全的密钥,来加密和解密信息,从而保证通信安全。在量子密钥分发机制里,给定两个处于量子纠缠的粒子,假设通信双方各自接受到其中一个粒子,由于测量其中任意一个粒子会摧毁这对粒子的量子纠缠,任何窃听动作都会被通信双方侦测发觉。

2、密集编码(superdense coding)应用量子纠缠机制来传送信息,每两个经典位元的信息,只需要用到一个量子位元,这科技可以使传送效率加倍。

3、量子隐形传态应用先前发送点与接收点分享的两个量子纠缠子系统与一些经典通讯技术来传送量子态或量子信息(编码为量子态)从发送点至相隔遥远距离的接收点。

4、量子算法(quantum algorithm)的速度时常会胜过对应的经典算法很多。但是,在量子算法里,量子纠缠所扮演的角色,物理学者尚未达成共识。有些物理学者认为,量子纠缠对于量子算法的快速运算贡献很大,但是,只倚赖量子纠缠并无法达成快速运算。

5、在量子计算机体系结构里,量子纠缠扮演了很重要的角色。例如,在一次性量子计算机(one-way quantum computer)的方法里,必须先制备出一个多体纠缠态,通常是图形态(graph state)或簇态(cluster state),然后借着一系列的测量来计算出结果。

参考资料:

量子纠缠

为什么会出现量子纠缠

1964年毕业于武汉华中师范学院物理系,在中学任教15年,1979年考入华中工学院攻读理论物理硕士,1982年-2003年在华中科技大学任教,2004年后,受聘全国十余所重点高校任教,现任中国高等物理教育研究会副理事长,中国物理学会教学委员会数字物理教学工作室主任。长期从事本科基础物理教学、理论物理研究生基础课教学和引力宇宙论的研究,并涉足非线性与量子光学的研究,共发表科研论文70余篇,其中SCI论文30余篇,曾主持国家科研项目和国家教学改革项目共六项,与人合作的国家自然基金和国家杰出青年基金项目共三项,总经费逾百万。1997-2000年提出并建立了大学物理(Calculus-Computer-Based Physics)新教学体系,创造性设计并实践了数字化物理教学模式,提出了传授知识、思想、方法三者并重和授之工具、传之方法在教师指导下的学生自主研究式学习的等一系列教学思想和方法,先后获宝钢教育奖、湖北省教学成果一等奖、国家教学成果二等奖、国家首届高校教学百名名师奖。

主编出版了国家十五规划教材《大学物理学》、教育部新世纪网络工程项目《基础物理学》(网络电子版)、《数理方程与特殊函数》、《数学物理方法》及《Java模型150例》等电子教学资源光盘(均在高等教育出版社出版)。

曾受清华、北大、上海交大、同济、西安交大等六十多所高校邀请报告CCBP的改革成果,2004-2008年应清华大学、北京理工大学、北京交大、北京航空航天大学、北京科技大学、上海华东理工大学、同济大学、西安交通大学、吉林大学等聘请,各担任一个试点班的数字物理教学和数学物理方法的教学,2011年来南方科技大学任教,为我国高校基础物理教学数字化和现代化做出了突出的贡献。

量子纠缠的产生于与量子系统失序现象、量子信息丧失程度密切相关。量子纠缠越大,则子系统越失序,量子信息丧失越多;

反之,量子纠缠越小,子系统越有序,量子信息丧失越少。因此,冯诺伊曼熵可以用来定量地描述量子纠缠;

另外,还有其它种度量可以定量描述量子纠缠。对于两体复合系统,这些纠缠度量较常遵守的几个规则为:纠缠度量必须映射从密度算符至正实数;假若整个复合系统不处于纠缠态,则缠度量为零。

扩展资料:

对于纯态复合系统,纠缠度量必需约化为冯诺伊曼熵。

对于命定性的定域运算与经典通讯变换,纠缠度量不会增加。

对于两体纯态,只有冯诺伊曼熵能够量度量子纠缠,因为只有它能够满足某些量度量子纠缠必须遵守的判据。对于混合态,使用冯诺伊曼熵并不是能够量度量子纠缠的独有方法。

参考资料:

----量子纠缠

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