一种诡异的量子现象被首次测量
2025-02-19 23:04:56阅读量:10 字体:大 中 小
一种诡异的量子现象被首次测量
在量子物理学领域,不同的物理量之间可以存在很强的关联。比如一个量子系统中的不同粒子或者部分粒子,可以“共享”一定量的信息。关于这一点,有一些看似奇特的理论预测。比如有人认为,对这种“互信息”的测量,并不取决于系统的大小,而只取决于它的表面。
现在,这一令人讶异的观点已经在一组国际团队的实验中得到了证实。结果已发表在《自然·物理学》上。
量子信息的关联
想象一个气体容器中的情况,微小的颗粒在容器中飞来飞去,像一颗颗小球一样以一种非常经典的方式运动。如果系统处于平衡态,那么分布在容器不同区域的粒子就对彼此一无所知,它们是相互完全独立的。可以说,两个粒子共享的互信息是零。
然而,在量子世界中,情况则有所不同。如果粒子的行为是量子化的,那么它们在数学上是相连的,也就是说它们不再是相互独立的,如果忽略其他粒子,就无法有意义地描述出一个粒子。
对于这类情况,科学家很早就对多体量子系统的不同子系统之间共享互信息做出了预测。他们认为,在这样的量子气体中,共享的互信息大于零,而且它并不取决于子系统的大小,而仅仅取决于子系统的外部边界面。
这种预测从直觉上来说似乎很奇怪,这就好仿佛在说,一本书中包含的内容多少并不取决于它的体积,而仅仅和图书的封面面积有关。但这就是量子世界中的情况。
测量超冷原子
新研究所使用的是由超冷原子构成的量子系统。这些粒子被冷却到了略高于绝对零度的温度,并被困在一个原子芯片中。在极低的温度下,这些移动缓慢的粒子的量子特性会变得越来越重要, 信息在系统中也扩散得越来越多,整个系统中各个部分之间的联系也变得越来越显著。在这种情况下,这个系统可以用量子场理论来描述。
在实验中,研究人员需要获得关于量子系统的完整信息。这是非常具有挑战性的工作。为此,他们开发了一种特殊的断层扫描技术,通过轻微地扰动原子,然后观察产生的动态,来获取需要的信息。
在实验中,科学家创造了这个量子系统的两个“拷贝”,它们是两团雪茄状的原子云,会随着时间的推移不断演化而不产生相互影响。在这个过程的不同阶段,团队进行了一系列的实验,揭示出了这两份拷贝的相关性。
通过构建这些相关的整个历史,可以推断出系统的初始量子态是什么,并获取有关它的属性的信息。他们最初拥有的是一个有着极强耦合的量子液体,然后他们将它一分为二,让其各自演化为两个独立的液体,最后再将它们重新组合,来揭示液体中的涟漪。这就好比在池塘里扔了一块石头,然后通过观察池塘里的涟漪来获取有关液体和池塘状态的许多信息,并推断石头的属性,比如它的大小、形状和重量。
只要系统的温度没有降到绝对零度(这是不可能的),这种“共享信息”的范围就是有限的。在量子物理学中,这与“ 相干长度”有关,它代表了一种距离范围,在这个范围里,粒子会有着相似的量子行为,从而它们知道彼此。
这同样解释了为什么共享信息在经典气体中无关紧要。因为在一个经典多体系统中,相干性不复存在,粒子不再知道关于它们相邻粒子的任何事情。此外,温度和相干长度对互信息的影响也在实验中得到证实。
量子信息的重要性
量子信息在当今量子物理学的许多技术应用中起着至关重要的作用。因此,这项实验结果与各种研究领域相关,从固态物理到引力的量子物理研究无一不包。
这一突破为技术进步提供了希望。研究人员介绍,在量子计算的时代,对正在构建的系统进行精确的表征至关重要。量子计算依赖于在不同子系统之间产生纠缠的能力,而这正是可以用实验开创的方法进行探测的。这种精确表征的能力也可能带来更好的量子传感器,这也是量子技术的另一个应用领域。
免责声明:
本文《一种诡异的量子现象被首次测量》版权归原作者所有,内容不代表本站立场!
如本文内容影响到您的合法权益(含文章中内容、图片等),请及时联系本站,我们会及时删除处理。
推荐阅读
越老越幸运的五大生肖是什么(龙)
生肖龙、生肖马、生肖猴、生肖蛇、生肖羊。随着岁月的积淀,人们对晚年的时光更加珍惜。然而,在十二生肖中,这五个生肖被认为是越老越幸运、晚年福气满堂的代表。1. 生肖龙龙,被誉为"祥瑞宝典&qu...
阅读: 559
陶谦为什么要把徐州让给刘备(对自身和家族的考量)
陶谦将徐州让给刘备的决定,既是基于对自身和家族的考量,也是基于对刘备的信任和对徐州百姓的责任。在东汉末年的乱世中,各地群雄并起,争夺领土势如水火。在这混乱的时代,如何保全自身和家族,成为地方官员们考虑...
阅读: 1859
荆轲刺秦王失败的原因是什么(过高估计自身的能力)
荆轲刺秦王的失败在于过高估计自身的能力又低估了秦王的能力。公元前227年,秦国成功地消灭了赵国,兵锋直指燕国。警报传来,燕王喜惊恐万分,但面对强大的秦军摆出的攻势,却无计可施。燕太子丹献出了孤注一掷的...
阅读: 687
朱元璋为何收了那么多义子(培养自己的势力)
在中国历史上,收养义子是一种常见的政治手段,尤其在朱元璋时代,这一做法达到了顶峰。作为明朝开国皇帝,朱元璋一生中收养了二十多个义子,这些义子的存在不仅成为了他的亲信,也是他为了巩固自己政治地位所采取的...
阅读: 2472
卢植的学生有谁(刘备和公孙瓒)
在三国时期,英雄辈出,但这些英雄人物的成长过程往往需要有良师益友的指导。无论是家族的传承还是通过拜师学艺,都是历史上众多杰出人物成长的必经之路。卢植是三国时期一位备受尊敬的老师。尽管你可能对卢植这个名...
阅读: 2859
为什么刘娥被逐出京城(政治斗争)
自古以来,朝堂官场的争斗就像是一幅不断变幻的画卷,在这场斗争中,有人因才华横溢而受宠,有人则因权谋纷争而失势。宋朝时期也不例外,其中一段令人津津乐道的故事便是宋太宗时期,宰相寇准与皇后刘娥之间的明争暗...
阅读: 2349
别在孩子身上乱玩辛者库的梗 什么是辛者库
近日,孩子们在幼儿园养鸡、炒菜的视频在网络平台走红,在劳动时孩子们都很开心,有媒体人称这是辛者库幼儿园”,幼儿园来事反驳媒体人不要乱玩梗。让孩子们在幼儿园劳动的初衷是培养动手能力,让他们都...
阅读: 908
律师称“骨灰房”或涉嫌违法 骨灰房是否影响生活秩序
近日多家媒体报道称,多地出现购买商品房用来放骨灰盒的现象,律师称,如果这样的情况影响周围业主的正常生活秩序,已构成违法。商品房购买是用来居住的,如果进行经营使用这样的行为涉嫌违法,如果骨灰房导致其他业...
阅读: 2722
救人殉职副镇长被发现时右手高举 副镇长职责是什么
4月4日,因救人失联17小时的众埠镇副镇长被找到,已无生命体征,被发现时右手高举。工作人员称副镇长一直以来都认真负责,工作亲力亲为。蓝天救援队的队员在现场表示,大家心情都很复杂,始终坚信的奇迹并没有发...
阅读: 2464
清明扫墓后全村人在墓旁聚餐 扫墓后为什么聚餐
清明节是中国民族传统的祭祀活动,海南一处乡村的村民在扫墓之后直接在墓地旁边聚餐,举办了一场别具一格的活动。据了解,扫墓后聚餐是当地古老的习俗,全村所有人都会准备祭品,祭扫祖先陵墓之后,不会立即离开全村...
阅读: 2184
热门文章
1.月季十大经典品种,榜首红双喜种植最广泛,第四颜色最为少见
- 1
- 月季十大经典品种,榜首红双喜种植最广泛,第四颜色最为少见
- 2023-07-06
- 1
2.最名贵的十种花卉,中国十大名花均上榜,第五是花中皇后
- 2
- 最名贵的十种花卉,中国十大名花均上榜,第五是花中皇后
- 2023-07-06
- 2
3.十大适合插花的花,切花月季排榜首,第六在冬季最常见
- 3
- 十大适合插花的花,切花月季排榜首,第六在冬季最常见
- 2023-07-06
- 3
4.十大勤花月季,奥斯汀多款月季上榜,第一是最常见阳台月季
- 4
- 十大勤花月季,奥斯汀多款月季上榜,第一是最常见阳台月季
- 2023-07-05
- 4
5.十大香花树种,大多有药用价值,第五盛放在冬末(腊梅)
- 5
- 十大香花树种,大多有药用价值,第五盛放在冬末(腊梅)
- 2023-07-06
- 5
6.十种室内最好养的植物盆栽,蕨类植物排第三,第九被称空气卫士
- 6
- 十种室内最好养的植物盆栽,蕨类植物排第三,第九被称空气卫士
- 2023-07-05
- 6
7.最受欢迎的十大多肉 桃美人上榜,第二原产于法国
- 7
- 最受欢迎的十大多肉 桃美人上榜,第二原产于法国
- 2023-07-05
- 7
8.十种不宜在家养的花 豹皮花上榜,第四具有很强的毒性
- 8
- 十种不宜在家养的花 豹皮花上榜,第四具有很强的毒性
- 2023-07-05
- 8
9.世界十大稀有植物 滇桐上榜,第一全球仅存一株
- 9
- 世界十大稀有植物 滇桐上榜,第一全球仅存一株
- 2023-07-05
- 9
10.十种世界上最美的花 郁金香上榜,第一是“花中之王”
- 10
- 十种世界上最美的花 郁金香上榜,第一是“花中之王”
- 2023-07-05
- 10
最近更新
比特币走势前瞻:金融衍生品市场对其影响探究
2025-06-01
如何在欧易交易所参与IXO,抓住投资机会
2025-06-01
比特币交易对金融市场的影响与变革
2025-06-01
比特币最新动向:加密货币与传统资产的相关性深度剖析
2025-06-01
比特币走势前瞻:市场情绪转折点捕捉与交易机遇挖掘
2025-06-01
比特币交易中的匿名性与隐私保护探讨
2025-06-01
比特币价格波动下的购买策略调整
2025-06-01
BTC在医疗保健领域的革新应用与潜力探索
2025-06-01
比特币交易流程中的交易策略自动化实现与优化
2025-06-01
比特币怎么挣钱?从入门策略到高阶玩法的深度解析
2025-06-01