量子纠缠现象的研究综述
摘要:量子力学的影响是巨大的,它不仅仅改变了我们对物理世界的认识,更改变着现代科学技术的方方面面。诸多较为成熟的量子信息技术或是理论已经证实,量子信息技术由于本身基于量子力学的先天优势,将会给经典信息技术带来深刻甚至是颠覆式的变革。尽管如此,受限于对量子力学的认识,量子信息技术中诸多的理论进展并不顺利,如被视为量子信息技术的关键资源的量子纠缠理论的研究。量子纠缠自从二十世纪伴随量子力学的诞生和发展,一直倍受物理科学、信息科学等领域专家的青睐而受到广泛研究。然而,直到今天,我们对量子纠缠的认识仍然存在诸多挑战。如量子系统中的纠缠现象与宏观系统的关系,如何判定一个量子系统是否存在量子纠缠,如何对这一关键物理资源进行定量的描述等等。
关键词:量子纠缠;W态;GHZ态;量子力学;量子信息;量子叠加原理;不确定性关系.
一、文献综述
- 量子纠缠的历史
(一)1935年
在普林斯顿高等研究院,爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的?》,并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论对于强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里,他们详细表述EPR佯谬,试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。
薛定谔阅读完毕EPR论文之后,有很多心得感想,他用德文写了一封信给爱因斯坦,在这封信里,他最先使用了术语纠缠,这是为了要形容在EPR思想实验里,两个暂时耦合的粒子,不再耦合之后彼此之间仍旧维持的关联。不久之后,薛定谔发表了一篇重要论文,对于“量子纠缠”这术语给予定义,并且研究探索相关概念。薛定谔体会到这概念的重要性,他表明,量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质,而是量子力学的特征性质;量子纠缠在量子力学与经典思路之间做了一个完全切割。如同爱因斯坦一样,薛定谔对于量子纠缠的概念并不满意,因为量子纠缠似乎违反在相对论中对于信息传递所设定的速度极限。后来,爱因斯坦更讥讽量子纠缠为鬼魅般的超距作用。
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