Entanglement: A state of a composite system that may not be
written as a product of the states of its component systems.
例如:两个粒子的状态为,那么这个状态可以表示为,其中两个粒子的状态并没有联系,在测量到第一个粒子的状态为|0\u003e前后,对第二个粒子的测量都是两种状态各有1/2的可能,合适的变换也总能将它变成相应的状态。但是如果改为,那么就会出现一些“奇怪”的现象,例如对其中任何一个粒子进行的变换不能改变测量结果为0或1的概率,而如果先测出一个则另一个的状态也“确定”了等。这样的状态称为纠缠态。
量子信息学告诉人们:为了进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输,人们需要事先让距离遥远的两地共同拥有最大的“量子纠缠态”。所谓“量子纠缠”是指不论两个粒子间距离多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象,即两个粒子之间不论相距多远,从根本上讲它们还是相互联系的。例如,一个无
自旋的粒子分裂成两个粒子,它们的自旋一定相反。但在观测到它们的自旋前,它们是随机的,对一个粒子的观测会瞬时影响到另一个粒子。科学家们认为,这是一种“神奇的力量”,
阿尔伯特·爱因斯坦都无法解释,将其戏称为“遥远的鬼魅行为”。可成为具有超级计算能力的
量子计算机和“万无一失”的量子保密系统的基础。
但由于在
量子通信通道中存在种种不可避免的环境噪声,“量子纠缠态”的品质会随着传送距离的增加而逐渐降低,也就是说,两个粒子之间的纠缠会因传播距离的增大而不断退化,其纠缠数量也会随之越来越少。这是导致量子通信手段目前只能停留在短距离应用上的根本原因。
纠缠态最早是由
埃尔温·薛定谔和
阿尔伯特·爱因斯坦提出来的,两个人虽然都被当成量子力学(QM)的奠基人,但是两位大师都反对 QM 所包含的正统思想,纠缠态就是他们为了批判 QM 所蕴含的哲学思想而提出的。
爱因斯坦提到的EPR态,两个粒子A,B可形成这种态:代表不同的
自旋态,上述态的意思是如果A粒子处于态,则B粒子必也处于态。注意,一旦这种状态形成后,理论上可以将A,B拉开至无穷远距离,但是这种关联仍然存在,即可以从对A测量所得到的状态推出B此时的状态,
阿尔伯特·爱因斯坦把这种关联称为“幽灵般的超距作用”。