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科学家用石头、纸、剪刀探索更强的非局域性
发布日期:2023-04-29 15:15:09  稿源:cnBeta.COM

2022年诺贝尔物理学奖认可了关于量子非局域性的研究,该研究违背了经典物理学,对量子技术有广泛影响。最近一项关于哈迪非局域性的研究提出了一个更高的非局域性概率框架,发现它随着粒子数的增加而增加,影响到量子通信和安全信息传输。

想象一下,你拥有一双手套。这些手套是一对,因此在某种程度上是相关的,无论它们相隔多远。有一天,你把其中一只手套放进背包,跳上飞机去另一个国家旅行,而另一只手套却留在家里。根据量子非局域性,如果你能够改变你带来的手套的颜色,家里的手套的颜色也会瞬间改变,尽管相隔很远。

非局域性违反了经典物理学预测的许多概念,在经典物理学中,粒子的属性是预先确定的,只有通过直接的物理互动或以有限的速度传播的场才能发生变化。非局域性对于理解现实的未来、量子力学和量子技术的发展有广泛的影响。

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哈迪非局域性可以被解释为一个石头剪刀布的游戏:虽然石头打败了剪刀,剪刀打败了纸,但石头不可能打败纸;相反,纸打败了石头,这就造成了一个悖论,即非局域性。资料来源:东北大学

存在几种定义和解释非局域性的方法。例如,一组被称为贝尔和CHSH不等式的数学表达式通过违反不等式来证明非局域性。同时,卢西恩-哈迪在1992年提出了哈迪悖论,对量子非局域性进行了另一种解释。

假设有三个量A、B和C,其中A大于B,B大于C。直觉上,根据一个基本的数学属性,即转折性属性(或物理学中的局部隐变量理论),这将使A大于C。

然而,哈代指出,仍然存在C大于A的情况。这违反了传递性属性,当粒子相互纠缠时,这种违反在量子世界中是可能的。换句话说,这就是非局域性。

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非局域概率随着粒子数量的增加而增加,这与以前的研究不同。资料来源:东北大学

我们可以用"石头剪子布"来想象这一点。虽然很明显,石头打败剪刀,剪刀打败纸,但石头不可能打败纸。纸打败石头不符合任何数学推理,因此它是一个悖论。

最近发表在《美国物理评论A》杂志上的一项研究,对哈代非局域性进行了有趣的揭示。这项研究是由东北大学跨学科前沿研究所(FRIS)的何乐斌博士共同撰写的。

"哈代非局域性对理解基本的量子力学有重大影响,它对加强非局域性的概率至关重要,"何说。"我们使用量子计算机和方法来研究哈代非局域性的测量,以提高其概率"。

研究人员通过提出一个理论框架来实现更高的非局部概率。他们通过使用一个理论模型和一个量子模拟来验证这一点。

尽管之前的研究显示情况正好相反,但他们发现非局域概率随着粒子数量的增加而增加。这表明,即使在更大的尺度上,量子效应仍然存在,进一步挑战了物理学的经典理论。

这些发现对理解量子力学及其在通信领域的潜在应用有重要影响。"理解量子非局域性可以带来突破性的技术进步,例如通过非局域性资源的量子通信安全传输信息。"

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