#量子纠缠究竟是什么#
什么是“纠缠”?
这是系统各部分之间的相关性。假设您有一本 100 页的书,如果您阅读 10 页,您将了解 10% 的内容。如果你再读 10 页,你会再学到 10%。但在一本高度纠缠的量子书中,如果你一次读一页——甚至是 10 页——你几乎什么也学不到。信息没有写在页面上。它存储在页面之间的相关性中,因此您必须以某种方式一次读取所有页面。
再比如,我们读包含有20个字的一句话,我们需要把整句话读完才能准确明白这句话的意思。显然,这句话的信息不仅仅只是这20个字的信息的简单叠加,更主要的是这20个字之间的关联性。
进入到量子世界,当两个或多个粒子以某种方式连接起来时,无论它们在空间中相距多远,它们的状态都会保持连接。这意味着它们共享一个共同的、统一的量子态。因此,对其中一个粒子的观察可以自动提供有关其他纠缠粒子的信息,而不管它们之间的距离如何。对纠缠态的一个粒子的任何动作都将不可避免地影响纠缠系统中的其他粒子。
谁发现了量子纠缠?
物理学家在 20 世纪初期研究量子力学时,发展了纠缠背后的基本思想。他们发现,为了正确描述亚原子系统,他们必须使用一种叫做量子态的东西。
在量子世界中,没有什么是确定的。例如,你永远不知道原子中电子的确切位置,只知道它可能在哪里。量子态概括了测量粒子特定属性的概率,例如其位置或角动量。因此,电子的量子态描述了可能找到它的所有位置,以及在这些位置找到电子的概率。
量子态的另一个特征是它们可以与其他量子态相关联,这意味着对一种状态的测量会影响另一种状态。在 1935 年的一篇论文中,阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森研究了相关量子态之间相互作用的强度。他们发现,当两个粒子强相关时,它们会失去各自的量子态,而是共享一个单一的、统一的状态。这种统一状态将被称为量子纠缠。
如果两个粒子纠缠在一起,这意味着它们的量子态密切相关并变得统一,那么无论粒子彼此相距多远,对其中一个粒子的测量都会自动影响另一个粒子。
第一个使用“纠缠”这个词的物理学家是埃尔文·薛定谔,他将纠缠描述为量子力学最本质的东西。
什么是 EPR 佯谬?
正如爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发现的那样,纠缠是瞬间出现的:一旦你知道一个量子态,你就会自动知道任何纠缠粒子的量子态。原则上,你可以将两个纠缠的粒子放在星系的两端,并且仍然拥有这种瞬时知识,这似乎违反了光速的极限。
这一结果被称为 EPR 悖论——爱因斯坦将这种效应称为“远距离的幽灵行为”。他用这个悖论作为量子理论不完备的证据。但实验一再证实,无论距离如何,纠缠粒子确实会相互影响,而量子力学至今仍得到验证。
尽管纠缠系统不保持局域性(意味着纠缠系统的一部分可以立即影响遥远的粒子),但它们确实尊重因果关系,这意味着结果总是有原因的。远处粒子处的观察者不知道本地观察者是否扰乱了纠缠系统,反之亦然。他们必须以不超过光速的速度相互交换信息才能确认。
换句话说,光速施加的限制仍然适用于纠缠系统。虽然您可能知道远处粒子的状态,但您无法以比光速更快的速度传达此信息。
如何构建量子纠缠?
有许多方法可以产生纠缠粒子。一种方法是冷却粒子并将它们放置得足够近,以便它们的量子态(代表位置的不确定性)重叠,从而无法将一个粒子与另一个粒子区分开来。
另一种方法是依靠一些亚原子过程,如核衰变,自动产生纠缠粒子。还可以通过分裂单个光子并在此过程中产生一对光子,或通过在光纤电缆中混合光子对来创建纠缠光子对。
量子纠缠有什么用?
也许量子纠缠最广泛使用的应用是在密码学中。在这种情况下,发送者和接收者建立了一个安全的通信链接,其中包括成对的纠缠粒子。发送方和接收方使用纠缠粒子生成只有他们自己知道的私钥,他们可以使用这些私钥对他们的消息进行编码。如果有人拦截信号并尝试读取私钥,纠缠就会中断,因为测量纠缠粒子会改变其状态。这意味着发送方和接收方将知道他们的通信已被破坏。
纠缠的另一个应用是量子计算,其中大量粒子纠缠在一起,从而使它们能够协同工作以解决一些大而复杂的问题。例如,只有 10 个量子位的量子计算机可以表示与 2^10 个传统位相同的内存量。
什么是量子纠缠隐形传态?
与通常使用的“传送”一词相反,量子传送不涉及粒子本身的移动或平移,相反,在量子隐形传态中,关于一种量子态的信息被传输很远的距离并在其他地方复制。最好将量子隐形传态视为传统通信的量子版本。
首先,发送者准备一个粒子来包含他们想要传输的信息(即量子态)。然后,他们将这种量子态与一对纠缠的粒子中的一个结合起来。这会导致另一个纠缠对发生相应的变化,它可以位于任意距离之外。
然后接收器记录该纠缠对的变化。最后,发送方必须通过正常通道(即受光速限制)传输对纠缠对所做的原始更改。这允许接收器在新位置重建量子态。
传递一条微不足道的信息似乎需要做很多工作,但量子隐形传态可以实现完全安全的通信。如果窃听者拦截了信号,他们将打破纠缠,当接收者将传统信号与纠缠对中所做的变化进行比较时,就会发现纠缠。
纠缠在量子计算中的应用
简单的 2 量子位纠缠对 (EPR) 在量子计算中有一些已确定的应用,包括:
超密集编码
简而言之,超密集编码是使用 1 个纠缠量子位传输 2 个经典信息位的过程。超密集编码可以:
允许用户提前发送重建经典消息所需的一半时间,让用户以双倍速度传输,直到预先交付的量子位用完。
通过在高延迟通道上发送一半的信息来支持从低延迟通道传来的信息,从而将高延迟带宽转换为低延迟带宽。
在双向量子信道的一个方向上双倍经典容量(例如,将带宽为 B 的双向量子信道(在两个方向上)转换为带宽为 2B 的单向经典信道)。
量子密码学
密码学的关键是在两方之间提供安全通道。纠缠实现了这一点。如果两个系统纯粹纠缠在一起,则意味着它们彼此相关(即,当一个系统发生变化时,另一个系统也会发生变化)并且没有第三方共享这种相关性。此外,量子密码学受益于不可克隆定理,该定理指出:“不可能创建任意未知量子状​​态的独立且相同的副本”。因此,理论上不可能复制以量子态编码的数据。
量子隐形传态
量子隐形传态也是两方交换光子、原子、电子、超导电路等量子信息的过程。传送允许 QC 并行工作并使用更少的电力,从而将功耗降低 100 到 1000 倍。
量子隐形传态与量子密码学的区别在于:
量子隐形传态通过经典通道交换“量子”信息
量子密码学通过量子通道交换“经典”信息
目前量子隐形传态面临的挑战是:
传送的信息量
在传送之前,发送方和接收方之间共享的量子信息量。
发送者应该拥有该对的一个量子位,而接收者应该拥有该对的另一个量子位
发送方和接收方量子比特之间的先验相关强度增加了量子通道的容量
作用于量子通道的隐形传态电路噪声

百丈惟政禅师洪州百丈山惟政禅师,有老宿见日影透窗,问师:“为复窗就日,日就窗?”师曰:“长老房中有客,归去好!”师问南泉:“诸方善知识,还有不说似人底法也无?”曰:“有。”师曰:“作么生?”曰:“不是心,不是佛,不是物。”师曰:“恁么则说似人了也。”曰:“某甲即恁么,和尚作么生?”师曰:“我又不是善知识,争知有说不说底法?”曰:“某甲不会,请和尚说。”师曰:“我太煞,与汝说了也!”僧问:“如何是佛佛道齐?”师曰:“定也。”师因入京,路逢官人吃饭,忽见驴鸣。官人召曰:“头陀!”师举头,官人却指驴,师却指官人。﹝法眼别云:“但作驴鸣。”﹞泐潭法会禅师洪州泐潭法会禅师,问马祖:“如何是祖师西来意?”祖曰:“低声!近前来,向汝道!”师便近前,祖打一掴曰:“六耳不同谋,且去。来日来。”师至来日,独入法堂曰:“请和尚道。”祖曰:“且去!待老汉上堂出来问,与汝证明。”师忽有省,遂曰:“谢大众证明。”乃绕法堂一匝,便去。杉山智坚禅师池州杉山智坚禅师,初与归宗、南泉行脚时,路逢一虎,各从虎边过了。泉问归宗:“适来见虎似个甚么?”宗曰:“似个猫儿。”宗却问师,师曰:“似个狗子。”又问南泉,泉曰:“我见是个大虫。”师吃饭次,南泉收生饭,乃曰:“生!”师曰:“无生。”泉曰:“无生犹是末。”泉行数步,师召曰:“长老!”泉回头曰:“作么?”师曰:“莫道是末。”普请择蕨次,南泉拈起一茎曰:“这个大好供养。”师曰:“非但这个,百味珍羞,他亦不顾。”泉曰:“虽然如是,个个须尝过始得。”﹝玄觉云:“是相见语。不是相见语。”﹞僧问:“如何是本来身?”
师曰:“举世无相似。”泐潭惟建禅师洪州泐潭惟建禅师,一日在法堂后坐禅。马祖见,乃吹师耳,两吹师起。见是祖,却复入定。祖归方丈,令侍者持一碗茶与师。师不顾,便自归堂。茗溪道行禅师澧州茗溪道行禅师,尝曰:“吾有大病,非世所医。”﹝后僧问曹山:“古人曰:吾有大病,非世所医。”未审是甚么病?”山曰:“攒簇不得底病。”曰:“一切众生还有此病也无?”山曰:“人人尽有。”曰:“和尚还有此病也无?”山曰:“正觅起处不得。”曰:“一切众生为甚么不病?”山曰:“一切众生若病,即非众生。”曰:“未审诸佛还有此病也无?”山曰:“有。”曰:“既有,为甚么不病?”山曰:  “为伊惺惺。”﹞僧问:“如何修行?”师曰:“好个阿师!莫客作。”曰:
“毕竟如何?”师曰:“安置即不堪。”问:“如何是正修行路?”师曰:“涅槃后有。”曰:“如何是涅槃后有?”师曰:“不洗面。”曰:“学人不会。”师曰:“无面得洗。”石巩慧藏襌师抚州石巩慧藏襌师,本以弋猎为务,恶见沙门。因逐鹿从马祖庵前过,祖乃逆之。师遂问:“还见鹿过否?”祖曰:“汝是何人?”曰:“猎者。”祖曰:“汝解射否?”曰:“解射。”祖曰:“汝一箭射几个?”曰:“一箭射一个。”祖曰:“汝不解射。”曰:“和尚解射否?”祖曰:“解射。”曰:“一箭射几个?”祖曰:“一箭射一群。”曰:“彼此生命,何用射他一群?”祖曰:“汝既知如是,何不自射?”曰:“若教某甲自射,直是无下手处。”祖曰:“这汉旷劫无明烦恼,今日顿息。”师掷下弓箭,投祖出家。一日,在厨作务次,祖问:“作甚么?”曰:“牧牛。”祖曰:“作么生牧?”曰:“一回入草去,蓦鼻拽将回。”祖曰:“子真牧牛。”师便休。  师住后常以弓箭接机。﹝载三平章。﹞师问西堂:“汝还解捉得虚空么?”堂曰:“捉得。”师曰:“作么生捉?”堂以手撮虚空。师曰:“汝不解捉。”堂却问:“师兄作么生捉?”师把西堂鼻孔拽,堂作忍痛声曰:“太煞!
拽人鼻孔,直欲脱去。”师曰:“直须恁么捉虚空始得。”众参次,师曰:“适来底甚么处去也?”有僧问“在。” 师曰:“在甚么处?”僧弹指一声。问:“如何免得生死?”师曰:“用免作甚么?”曰:“如何免得?”师曰:“这底不生死。”北兰让禅师江西北兰让禅师,湖塘亮长老问:“承闻师兄画得先师真,暂请瞻礼。”师以两手擘胸开示之。亮便礼拜。师曰:“莫礼!莫礼!”亮曰:“师兄错也,某甲不礼师兄。”师曰:“汝礼先师真那!”亮曰:“因甚么教莫礼?”师曰:“何曾错?”南源道明禅师袁州南源道明禅师,上堂:“快马一鞭,快人一言。有事何不出头来,无事各自珍重!”僧问:“一言作么生?”师乃吐舌云:“待我有广长舌相,即向汝道。”洞山参,方上法堂,师曰:“已相见了也。”
山便下去。明日却上,问曰:“昨日已蒙和尚慈悲,不知甚么处是与某甲已相见处?”师曰:“心心无间断,流入于性海。”山曰:“几合放过。”山辞,师曰:“多学佛法,广作利益,”山曰:“多学佛法即不问,如何是广作利益?”师曰:“一物莫违。”僧问:“如何是佛?”师曰:“不可道你是也。”郦村自满禅师忻州郦村自满禅师,上堂:“古今不异,法尔如然,更复何也。虽然如此,这个事大有人罔措在。”僧问:“不落古今,请师直道。”师曰:“情知汝罔措。”僧欲进语,师曰:  “将谓老僧落伊古今?”曰:  “如何即是。”师曰:“鱼腾碧汉,阶级难飞。”曰:“如何免得此过?”师曰:“若是龙形,谁论高下!”僧礼拜,师曰:“苦哉!屈哉!谁人似我。”上堂:“除却日明夜暗,更说甚么即得!珍重。”问:“如何是无诤之句?”师曰:“喧天动地。”

#30本书,一年为期#周日的上午,晒着太阳,读完了这本三浦友和写的《相性》。
“相性”就是投缘,彼此的性格合得来,相互吸引,做什么事情都可以有共鸣。
对三浦友和来说,他就是遇到了和自己相性非常好的女性,和她结婚一起度过余生,而且在40年的婚姻里面相知相爱,彼此觉得很幸福。
三浦友和说:“证明这并不是我个人的错觉,我就是运气很好,没有比相性好更美妙的事情了。”


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