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2019-05-01 10:34栏目:新闻
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原标题:如何用普通人能理解的语言解释量子纠缠?

要理解量子纠缠,首先先要明白一个概念。

什么是量子态。

我们先来看一个高中的物理实验。

我们知道光是电磁波,是有偏正的。

当一束光经过上下偏振的偏振之后,部分光就会被阻隔,只有一半的光会透过去,透过去的光就变成了上下偏振的了。这时候,你在末尾放一个左右偏振的偏振片,因为这时候的光完全是上下偏振的,所以就不会有任何光通过。

可是,假如说我们在两个偏振片中间再加一个比如说45度角的偏振片,那么反而最后会有50%*50%*50%=12.5%的光通过了最后的偏振片。

高中物理里的解释是,上下偏振的光可以看做如图两个垂直的偏振的和。所以通过45度斜角偏振的光只留下和偏振片方向相同的那个分量,而另一个分量被偏振片阻挡了。所以会有50%的光通过了这个偏振片。

同理最后那个水平方向的偏振片让50%的45度斜方向偏振的光通过。

但是,以上高中知识对于偏振的理解是有不完善的。

首先,我们知道光的量子性,光的能量不是可以随便分的,而是有最小的单位,就是一个光子的能量。一束震动频率为v的光束,其光子的能量E=hv,其中h为普朗克常量。

我们再从光子的角度来看待上面的实验。

一个没有偏振方向的光子,50%的概率不能通过上下偏振片,50%的概率可以通过上下偏振片,通过后它就变成了上下偏振的光子。

对于单独一个光子来讲,要么就完全通过,要么就完全没有通过,并不存在说有一半通过了。

这就涉及到光子的量子态了。

对于一个没有偏振方向的光子,你可以把它看做是50%概率上下偏振和50%左右偏振的叠加,这个量子态可以记做

而当你要一个光子通过上下偏振片的时候,其实就是在对它进行一次测量,看它到底是处于哪一种状态,于是这个光子的量子态就会坍缩成一个确定的状态,50%的概率坍缩成上下偏振,50%的概率坍缩成左右偏振。

所以

上面的实验一可以这么理解,有50%的光子坍缩成了上下偏振通过一个偏振片,这时候它所有的光子都是上下偏振,所以最后没有光子可以通过第二个偏振片。

在实验二里,