為什麼這篇量子糾纏 觀測鄉民發文收入到精華區：因為在量子糾纏 觀測這個討論話題中，有許多相關的文章在討論，這篇最有參考價值！作者pipidog (如果狗狗飛上天)看板Physics標題Re: [問題] 量子糾纏時間Mon F...
量子糾纏 觀測 在 一六 · 台北 Instagram 的最佳解答
2021-08-19 01:02:09
《量子電腦的興起以及所帶來的影響》（上）⠀ ⠀ 本文編輯 | 張泳泰⠀ ⠀ 專欄文章 | 完稿日期2021/2/27⠀ ⠀ ❐前言⠀ 自古以來科技的進步時常為我們的社會帶來巨大的變革，從第一台電腦到人工智能，從利用細菌生產胰島素到器官移植，科技的突破都實實在在的影響著我們的生活與社會，那麼這篇文章希...
: 那麼為什麼實際上的情況不可能是:
: A和B糾纏時 已經決定好誰是up誰是down 而且是隨機的 只是我們沒辦法知道
: 而當我們觀測到A是up時 那當然B是down
: 這樣解釋的話 兩粒子之間不需要什麼"spooky like effect"阿?
: 就好像糾纏以後兩個粒子都是個黑盒子 只是其實已經決定好誰是up誰是down
: 只是我們打開時才能知道 而打開之後 兩個粒子之間也不再有互相影響的能力
: 這樣解釋不是也通?
: 請各位前輩賜教 感謝!
我覺得我一定是有某種強迫症,才會每次一看到類似的問題都被吊出來 @@~
我來解釋你這個問題好了,你這種說法是傳統的抽鬼牌理論. 這是什麼東西?每次我在
跟別人解釋量子糾纏的時候,總會有人問我,有沒有可能真實的圖像是這樣的:
現在桌上有兩張牌,一張是鬼牌,一張不是. 那麼如果現在我確定A抽到鬼牌(spin up)了
,那B就肯定不是鬼牌啦(spin down). 這有什麼糾纏可言?
大多數初次碰到量子力學,或是量子糾纏這樣觀念的人,都會容易進到這樣的迷思之中.
這聽起來滿合理的.如果抽鬼牌就可以解釋了,那幹嘛還要量子力學? 我通常不怪他們
沒學好量子力學,而是怪教科書寫得不好. 因為大多數的QM課本確實是這樣教的.
但是我要強調:量子糾纏不是抽鬼牌!
如果我來寫課本,我會討論到更深的問題. 首先我們來看,如果兩的粒子分開了,僅止
是抽鬼牌,那麼接下來這兩張牌的時間演化,鬼牌的永遠是鬼牌,非鬼牌的永遠是非鬼牌.
但是量子糾纏美妙的地方在哪呢? 當兩個粒子分開了之後,系統的波函數應該是:
(1/sqrt(2))*( |u1>|d2>+|d1>|u2> )
如果是抽鬼牌,那麼系統的波函數應該是:
|u1>+|d2> or |d1>+|u2>
所以一個系統到底是不是量子糾纏,是完全可以被嚴格檢驗的,如果你光測量spin,
你能夠得到的資訊只會是A跟B的spin. 若此,上面兩個波函數確實分不出來. 為什
麼? 因為當你做這個測量的時候,對於第一個波函數,你能量到的只能是"約化密度矩陣"
(如果不懂什麼是約化密度矩陣,Reduced density matrix就去翻一些深一點的書)
偏偏這個剛好,第一個波函數的約化密度矩陣剛好就跟第二個波函數是一樣的.
所以這樣的測量,你當然會把量子糾纏誤認成抽鬼牌的遊戲.
所以要分別到底是抽鬼牌,還是量子糾纏,你必須做更複雜的測量. 好比說,我對一個
量子糾纏的系統外加一個磁場,或者是某些微擾,這個時候系統自旋的波函數就會開始
產生時間演化.在時間演化的過程中,到底是從第一個波函數來作演化還是第二個,結
果就可能完全不同了. 所以到底是糾纏還是抽鬼牌,這是完全可以區分的.
類似的例子還發生在薛丁格的貓問題上,常常也會有人問我,一隻貓非死即活,
不是也跟抽鬼牌一樣嗎? 我還是會說,這完全不同!
一張鬼牌,你抽到了,這張鬼牌完全不會有時間演化. 今天使鬼牌,明天是鬼牌,
後天還是鬼牌. 永遠不會變. 但是量子力學怎麼說的呢? 量子力學說,貓應該
是半死不活,什麼意思? 測量前: (1/sqrt(2))( |die>+|live> )
測量後呢? 假如測到了|die>吧,到目前為止都跟抽鬼牌沒什麼兩樣,但QM美妙的
地方在於,從|die>這個狀態開始做時間演化,只要給出足夠長的時間,這隻貓總會
有一定的機率在又跑出|live>的分量.換言之,一個純粹的QM理論之中,"死而復生"
是完全可能的,而且不違反物理定律的! (這或許給了很多相信耶穌在十字架上重
生的基督徒一個科學上的依據).
解釋到這裡,可以明白為什麼量子力學不是抽鬼牌了嗎?
不過我相信,看到這裡很多人也更糊塗了,如果量子重生是完全可能的,為什麼在
現實生活中我們沒辦法看到這樣的狀態? 量子力學的微觀世界為什麼跟古典的宏
觀世界總是存在著一條無法跨越的鴻溝? 冥冥之中,到底上帝用了什麼手段來扭
轉量子世界的規律,讓這世界上所有的生命都拒絕不了生老病死的法則?
案情發展到這裡,夏洛特-福爾摩斯 陷入了長長的沉思,他想起了他那句名言:
"當你排除掉了所有的可能之後,剩下來的那個答案不管多荒謬,這就是真相!"
於是他點起了一根菸,看了看天花板上的水晶吊燈...一瞬間一個單字閃過了
他的腦海...
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★人生中最溫暖的夏天是在紐約的冬天★
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◆ From: 128.120.178.145
→ caseypie:如果沒有外部干涉的話，死的應該永遠都是死的 02/25 05:54
→ caseypie:測量就是和外部環境干擾，之後就無所謂糾纏態了 02/25 05:55
→ caseypie:要確定是否為量子糾纏，應該是要測另一個方向的spin 02/25 05:56
推 sukeda:看能不能寫成 tensor product 結案 02/25 08:18
推 limingche:有個說法是這樣,大霹靂那一刻所有的粒子都是一體的.. 02/25 08:54
→ limingche:也許那時候不是粒子,也不是能量,而是個"什麼東西".. 02/25 08:55
→ limingche:這東西日後我們只能以粒子和低能量的方式觀察,嘗試拼湊 02/25 08:55
→ limingche:出那個東西..但這樣的觀察還是有極限的.. 02/25 08:56
推 herbert570:原po舉貓的例子是不恰當的！ 02/26 01:01
推 ic6413:agree 1F 02/26 09:29
→ waddler:貓死不能復生 02/26 20:11
→ wohtp:就算有外部干涉,死的還是不會活回來啊... 02/27 18:23
→ wohtp:話說,time-reversal好像是寫死在薛丁格方程式裡面的? 02/27 18:24
→ wohtp:貓死不能復生這狀況只靠簡單的QM做不出來吧 02/27 18:26
→ caseypie:有阿，比方說死而復生的新科技改造貓 02/27 23:02
→ pipidog:QM裡面當然有死貓變活貓的狀況,這完全符合QM的原則 02/28 03:05
→ pipidog:如果你認同那些透過測量原子的位置來代表貓態實驗的文章 02/28 03:06
→ pipidog:那更是明白的例子,一個死貓活貓態不停的在切換 02/28 03:07
→ pipidog:但為何巨觀世界中,死貓不活?理由很多,但總的來講就是"熵" 02/28 03:08
→ caseypie:除非你又對測量完的波函數動了什麼手腳 02/28 03:51
→ caseypie:不然eigenstate就永遠是eigenstate，不會再變了 02/28 03:52
→ pipidog:1.動手腳又怎樣? 2.測完是否不演化得看你測的是什麼 02/28 04:44
→ pipidog:測激發,測吸收譜,測角動量,測位置.測完系統都可能繼續演化 02/28 04:46
→ pipidog:更別說測系綜,從沒聽過測完之後系統就不再演化之說? 02/28 04:47
→ pipidog:若經過測量系統就不動了,那整個世界豈不是靜止了? 02/28 04:47
→ pipidog:你踢一顆球出去,第一次測在x1,以後就永遠停在x1? 不是吧? 02/28 04:48
→ pipidog:演化與否,要看測量的量跟H是否對易吧? 如果貓的死活態跟H 02/28 04:54
→ pipidog:本身不是對易的算符,當然可能現在測是死的,下次測又活了 02/28 04:54
→ pipidog:不懂為什麼在這件事情上糾纏,死活態可變,這是QM的基本精神 02/28 04:55
→ pipidog:當初薛丁格提出它,目的也是在指出量子與古典的矛盾 02/28 04:56
→ caseypie:你既然要測死還是活，H當然就是死活測量算符 02/28 06:06
→ caseypie:H的本徵值就是死和活，這是量子力學測量的定義 02/28 06:06
→ caseypie:至於「動手腳又怎樣？」......... 02/28 06:07
→ caseypie:量子糾纏的關鍵就在運送途中不能被外界「動手腳」 02/28 06:07
→ caseypie:你居然說「動手腳又怎樣」？ 02/28 06:08
→ caseypie:我不知道QM的基本精神是什麼 02/28 06:08
→ caseypie:不過我知道測量完就落到本徵態不再改變是QM的基礎 02/28 06:09
推 psion:literally,死跟活不會是本徴態 02/28 07:06
→ hellwize:死活態可以是死活算符A的本徵態，但不會是H的本徵態 02/28 07:58
→ hellwize:若A跟H不可對易，則會有死而復生的情形 02/28 07:59
→ hellwize:若A跟H可對易，測到是活的，則過一百年牠還是活的 02/28 08:00
→ pipidog:@caseypie:量子糾纏,量子傳輸,這領域我不算專家,但我也摸 02/28 09:30
→ pipidog:過一陣子,在CMT也好幾年了,量子傳輸不要被打擾這我知道,不 02/28 09:31
→ pipidog:用激動,理性討論.我說得動手腳又怎樣指的是若死貓可弄活, 02/28 09:33
→ pipidog:這是奇蹟,誰會在乎你動了手腳?另外測量落到本徵態不演化這 02/28 09:34
→ pipidog:不是事實,這得看測量本身是否有時間平移對稱性.可否說一下 02/28 09:36
→ pipidog:為什麼你會認為測量後系統不在演化的想法來源呢?也許我說 02/28 09:36
→ pipidog:的真的不對,那就請你多包含,更希望你多多賜教了. 02/28 09:37
→ pipidog:對了,還有你可以去看一下IBM那篇做出薛丁格貓態的文章,那 02/28 09:43
→ pipidog:篇文章的貓態用的就是"位置"作糾纏,而非"能量" 02/28 09:44
→ pipidog:BTW,再次強調,理性!科學is fun.若我之前令你不悅請包含. 02/28 09:45
→ caseypie:你可以舉出一個落到本徵態後還會演化的例子看看嗎 02/28 09:47
→ caseypie:再說，薛丁格的貓和是不是抽鬼牌並沒有矛盾 02/28 09:51
→ caseypie:隱變數這種抽鬼牌法一樣可以達成死活疊加態 02/28 09:52
推 psion:不會有死活這種算符 拜託一下 不是啥子鬼東東都可以有算符 02/28 17:53