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每日一問75:量子糾纏可以實現超光速的資訊傳遞嗎?

根據量子力學,兩個糾纏的粒子,其中一個被觀測後坍縮,另一個也立刻坍縮。那麼,設計以下關於量子糾纏實驗:有兩個糾纏的粒子,一個放於地球,另一個放於火星上。提前約定:一旦量子坍縮即採取某項行動。假如我們使地球上的粒子坍縮。那麼,火星上的人發現粒子坍縮了,即立刻採取行動。用常規的方法從地球向火星發射一個行動指令,這個資訊傳到火星要至少5分鐘,但利用量子糾纏的方法卻提前行動了。換句話說,資訊的傳遞已經超越了光速,對嗎?

不對。因為火星上的人無法透過觀測得到疊加態是否坍縮的結論。

為便於敘述,我們將兩人稱為地球人和火星人。

首先,火星人無法透過單次的觀測判斷疊加態是否坍縮。例如,假設每個粒子有a、b兩態,如果我們製備了形如: 的疊加態。當火星人觀測他所帶的粒子時,發現粒子處於a態,他是無法判斷粒子是因為自己的觀測而坍縮到a態,還是地球人的觀測使得自己的粒子已經坍縮到a態。

如果想要判斷出自己的粒子是否還處在疊加態,火星人需要製備出大量的處於相同態的粒子分別觀測,再統計所有觀測結果進行判斷。這看似提出一種判斷粒子是否處於疊加態的方式,但不可克隆定理(No-cloning theorem)告訴我們是不能隨意複製未知狀態的量子態的,因此這種方式實際上也是不可實行的。

量子糾纏揭示了量子力學違背了定域性原理,即某處的粒子會以超光速的方式影響遠處的物體。也因此量子糾纏被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”。但是,量子力學並不違背因果論,我們仍然不能超光速地傳遞資訊。正因為如此,量子力學在經歷一次次質疑後仍然能夠維持其相對真理的地位。

回答:Quesmark

編輯:yrLewis

分類: 科學
時間: 2021-08-28

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