期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
瞬间移动的量子原理,涉及一个终极的哲学问题
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】理论上,隐形传态(瞬间移动)已经存在了。爱因斯坦和他的两位同事波多尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)在1935年的一篇论文中提出了这个理论。后来在20世纪90年代的实验中得到了证
理论上,隐形传态(瞬间移动)已经存在了。爱因斯坦和他的两位同事波多尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)在1935年的一篇论文中提出了这个理论。后来在20世纪90年代的实验中得到了证实。几十年来,我们已经知道,在量子层面上,将粒子从一个地方传送到另一个地方是可能的。没有任何物理定律可以阻止人类和物体在一个地方的粒子云中“去物质化”,然后在很远的地方重新物质化。大自然不会阻止我们在很短的时间内瞬移到空间的另一个点。事实上,关于瞬移最棘手的问题之一并非来自科学,而是来自哲学。
你会为了去一个遥远的地方而一次又一次地死去吗?当你知道你所爱的人最初的身体将会被摧毁,而在另一端却被一个无法辨别的复制品所取代时,你还能接受吗?隐形传态的概念首先要求我们回答的是我是谁?我们中有些人相信我们的个性和记忆,我们的整个身份,都与我们大脑的结构紧密相连。只要我们的大脑有一个完美的复制品,我们就会拥有同一个人。但是我们中有些人相信人性中有某种无形的东西。我们不能复制一个人因为我们不能复制灵魂。在我们的内心深处,有一种虚无缥缈的幽灵,我们称之为人的灵魂,它不受我们的身体束缚。
那么哪一个是事实呢?你的副本还是你吗?你的复制品只是一个有脸却没有灵魂的存在吗?
乍一看,隐形传态似乎是被量子力学定律所禁止的。为了完美地复制一个人我们需要知道他们原子的确切位置和动量。海森堡测不准原理告诉我们这是不可能的。你不可能同时知道一个粒子的位置和动量,因此不可能有一个完美的复制品。但有一种方法可以避免与这条定律冲突。
量子隐形传态涉及到粒子的纠缠。当粒子相互纠缠时,它们会有一种特殊的联系。无论他们相距多远,他们仍然能相互影响。改变纠缠的粒子对中的一个粒子的状态,也会改变另一个粒子的状态。换句话说,它们的波函数是同步的。这正是爱因斯坦、波多斯基和罗森1935年论文的主题。
1993年的实验证明了这一点。通过拥有三个独立的粒子并利用纠缠现象,研究人员能够将一个粒子的信息传递给另一个粒子,本质上就是制造出原始粒子的完美复制品。这种远距离的传送,是信息而不是物质本身被传送。一个粒子的数据被粘贴到另一个粒子上。用量子技术传送,你原来的自我将会被抹去。而“你是谁的数据”会在太空中漫游,并重新组合成你自己(或者至少,和你长得一样)。
- 量子隐形传态的原理图。从粒子A和B开始,加入粒子C后,我们让它和粒子B纠缠在一起,这样它们就可以相互影响了。粒子A与C接触,粒子A的信息转移到粒子C上。但由于B和C之前已经纠缠,这意味着当A的信息转移到C上时,它也会自动转移到B上。原来的粒子被破坏了只剩下一个粒子A。
瞬间移动是涉及谋杀的。在你进入机器之前,你必须问自己是否有灵魂。除了大脑和身体,你还有别的东西吗?如果有的话,那么它可能无法通过瞬间移动来转移。如果你相信灵魂是不存在的,那么你就可以走进去。在地球上闭上你的眼睛,然后瞬间到火星上再睁开你的眼睛。你的眼睑上将会洒下一颗外来星星的光芒,空气中弥漫着另一个世界特有的植物的气味。
- 物理学家史蒂文·D·布卢姆(Steven D. Bloom)提出的这个方程显示,为了实现瞬间,将一个人分解到原子水平需要多少能量。这是一个城市一年所使用的能量。
但是纠缠态是非常困难的,尤其是考虑到构成人体的大量原子。它不仅很复杂,而且需要大量的能量。于是就产生了一个与之竞争的想法。这个想法后来被称为“经典隐形传态”,而不是量子隐形传态,它根本不涉及纠缠粒子。
经典的隐形传态利用了物质的第五种状态——玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。BEC的主要特点是非常冷。它是在实验室中发现的,在那里原子被冷却到绝对零度以上几亿分之一度。
方法是这样的:将铷原子置于BEC态。当一束物质(由更多的铷原子组成)与BEC接触时,它会降低自己的能量以匹配BEC的能量。任何多余的能量都会转化为包含物质信息的一束光。然后,这束光穿过一条光纤电缆,到达另一条BEC,原始的物质光束再次产生。