量子纠缠的运行速度是否比光速还快?

超自然现象探索官 2024-05-08 07:55:22

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量子纠缠的运行速度是否比光速更快的问题长期以来一直困扰着物理学家,这是有充分理由的。这挑战了我们对宇宙最基本的理解,特别是与爱因斯坦的相对论相比,后者指出没有任何东西可以比光传播得更快。这一前提得到了严格的数学和经验支持,但量子纠缠现象提出了一些不容忽视的问题。

在量子力学的背景下,当两个粒子的量子态以这样一种方式相关时,就会发生纠缠:一个粒子的状态立即影响另一个粒子的状态,无论它们之间的距离有多远。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论(EPR)表明,如果量子力学是完整的,它将允许“幽灵般的远距离作用”,爱因斯坦对此感到不舒服,因为它据称违反了局域实在论原理。

区分两个相关但不同的主题至关重要:信息传递和相关性。纠缠粒子相互关联,但不利于信息的超光速传输。当测量纠缠粒子的自旋时,可以立即知道其远处粒子对的结果。然而,这并不能传达空间中两点之间的任何有意义的信息。没有发送“消息”,因此它不违反因果关系或狭义相对论设定的光速限制。

有人可能会说这种相关性是瞬时的,从而暗示了一种在时空限制之外运行的机制。然而,由于缺乏信息传输,这种现象并不违反任何基本规律。量子系统作为一个整体受到量子非定域性的影响,但这并不能提供比光速更快的通信。

贝尔定理及其各种变体等实验在阐明量子纠缠的特征方面发挥了至关重要的作用。该定理以物理学家约翰·贝尔的名字命名,提出了任何遵循局部实在论的物理理论都必须满足的不等式。测试贝尔不等式的实验一再违反这些条件,从而加强了量子力学对现实的描述,优于基于局域实在论的经典解释。这些经验发现加剧了量子力学与广义相对论的协调问题,这一问题导致了量子引力理论的产生。

量子纠缠的机制仍然是激烈争论和猜测的主题,并延伸到量子场论甚至弦理论领域。然而,尽管有明显的“远距离作用”,科学界的共识倾向于这样的解释:纠缠不会以任何违反既定物理定律的形式实现超光速相互作用。

了解量子纠缠的动力学,特别是其与光速限制的兼容性,对于量子计算和量子密码学等新技术具有重大意义。这些技术利用纠缠原理来提高计算能力和安全性,远远超出经典系统。然而,它们的功能仍然受到支配宏观世界的相同物理定律的约束,包括光速作为上限的不变性。

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