什麼是量子糾纏?諾獎得主:改變人類世界,成為一種強大的工具

2022年10月17日20:30:04 科學 1474

數百年前,人類走上了科技之路,開始了輝煌的工業時代。剛剛走進科技大門,我們對裡面的一切都是那麼陌生,隨著時間的推移,我們發現了一個個科學知識,掌握了一個個科學理論,初步窺探到科學的一角。

最初的科學研究只限於宏觀體系,在我們能夠看得到的世界,看得到的物質中,研究世界的奧秘。而宏觀科學體系中,我們看到的只是一些表面的情況,真正內在的奧秘我們卻並不知道,例如:人們生病,外在的表現是各種癥狀,古時候的醫生只是憑藉經驗來治療這些疾病,並不知道疾病背後的奧秘。

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後來,科學的腳步繼續向前,科學家終於發現了微觀世界的存在,它們主導著宏觀世界的運行,我們在現實中能夠看到的物質,都是由微觀粒子組合而成。

雖然我們知道了微觀世界的存在,可是想要研究它們的奧秘卻非常困難,我們無法像觀察宏觀物質一樣直接觀察到微觀粒子,需要藉助各种放大設備,即使如此,我們能夠看到的微觀世界也只是冰山一角,發現的微觀奧秘也非常少。

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還有一點,微觀世界的物理理論跟宏觀世界有著很大的不同,最初的時候,科學家認為,宏觀由微觀組成,那麼兩個世界的物理規則等應該一樣,可是真實的研究觀察結果卻讓我們大跌眼鏡。

宏觀世界的各種物理規則並不適用於微觀世界,微觀世界有自己的一套物理規則,很多的現象都顛覆我們的認知,例如:疊加態和量子糾纏,在宏觀世界裡完全不可能。

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到了19世紀末,越來越多的科學家發現,我們現有的經典理論無法解釋微觀系統,急需要創建一門新的科學體系,於是在眾多物理學家的努力下,在20世紀初創立了量子力學,用了解釋顛覆我們認知的量子現象,而量子力學也將會成為21世紀,物理學家最期望有所成就的學科。

量子力學是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論,它將徹底改變人們對物質組成成分的認知,也將人們帶起一個新的世界,在量子的世界裡,有許多的現象非常怪異,例如:量子糾纏。

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在眾多的量子現象中,最吸引科學家關注的是量子糾纏,一旦它能夠被我們掌握,那麼人類的科技將會進入一個新的時代,甚至有望開啟星際時代。

那麼,什麼是量子糾纏?量子糾纏是一種奇怪的量子力學現象 ,它指的是處於糾纏狀態的兩個量子,不論相隔多遠,都 會存在 一種關聯,其中一個量子狀態發生了改變,另一個量子的狀態也會瞬時發生相應改變,無視空間的限制。

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量子糾纏跟神秘的心靈感應有一些相似之處,相信很多朋友都聽說過,一些雙胞胎存在心靈感應,二者之間處在不同的城市,一個受傷了,另一個也能夠瞬間感應到,有科學家認為,心靈感應有可能也是一種量子糾纏現象。

量子糾纏在人類建立量子力學體系後不久就發現了它的存在,可是對於這種奇怪的量子力學現象,很多的科學家卻不願意相信,它太顛覆我們的認知,尤其是愛因斯坦將其稱為「鬼魅般的超距作用」,認為它是錯誤的。

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即使有愛因斯坦等科學家對於量子糾纏的不認可,還是有一些科學家在這些道路上繼續前行,隨著研究的不斷深入,認可量子糾纏現象的科學家也越來越多,而到了現在,物理學家已經不再懷疑它的真實性,而是思考著如何將這種現象研究透,應用到現實科技中。

2022年的諾貝爾物理學獎已經發布,得到這個獎項的是三名科學家,分別是法國科學家阿蘭·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞澤和奧地利科學家安東·蔡林格。

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這三名科學家的研究方向都是相同的,那就是量子糾纏,諾獎發給他們,也是表彰他們在「糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息科學」方面所做出的貢獻。

人類已經發現了量子糾纏的一些奧秘,未來的方向就是將發現應用到現實,研究出一些科技產品,例如:量子計算機,量子加密通信,量子網路等。

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越來越多的科學家加入了量子糾纏現象的研究探索中,三位諾獎得主的研究為我們掃清了一些障礙,從實踐的角度來看,量子糾纏代表的就是一個巨大的資源,它現在還是處於一片空白中,也是從21世紀開始,新一輪科技競爭的主角。

20世紀,計算機的出現改變了人們的生活,它是一種強大的工具,應用到現實中的各個方面,快速提升著人類的科技實力。

21世紀,量子力學的深入研究,量子糾纏的科技成果,同樣會成為一種新的強大工具,再次改變人類的生活。

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那麼量子糾纏到底會給人類帶來什麼?從量子糾纏的定義大家也可以看出,它的主要應用應該是在通信方面,可以無視空間地做到即時通訊。

人類對於太空的探索研究已經有半個多世紀,在50多年的歲月里,我們對宇宙有了更多的認知,同時更多的未知也不斷出現。我們迫切需要走得更遠,探索更遙遠的星空,甚至走出太陽系,探索外星系。

星際旅行,星際探索在未來並不是夢,而在星際探索中,通信非常重要,沒有好的通信,在宇宙中就會迷失方向,而星際迷航的後果可以說是十死無生,畢竟宇宙大到無邊無際。

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我們現有的無線通訊,速度達到了光速,這樣的速度放在地球上可以做到即時通訊,可是在以光年為單位的浩瀚宇宙中,光速也只是龜速,它太慢了,火星探測器的信號要傳回地球,需要11分鐘,而旅行者號的信號則需要17小時。

這還僅僅是在太陽系,通信就需要如此長的時間,若是星際探測,以我們現有的無線通訊,一次通訊少則幾年,多則可能數十年,數百年,這完全不利於星際探索。

所以,星際探索需要更高級別的無線通訊模式,以量子糾纏研究的量子通信無疑非常好,它可以做到無視距離,即使星際飛船距離地球有數光年,數十光年遠,也可以做到即時通訊,對於人類探索研究有著重要的意義。

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