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量子纠缠(quantum entanglement),又称量子缠结,是一种量子力学现象,描述复合系统(具有两个以上成员的系统)的一类特殊量子态,该量子态无法分解为系统成员各自量子态之张量积(tensor product)。
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以两颗相反方向、同样速率等速运动的电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,在如此遥远的距离下,它们仍然保有特别的关联性(correlation),换言之,当其中一颗被操作(如量子测量)而发生状态变化,另一颗也即刻会发生相应的状态变化。这种现象导致了“鬼魅似的远距作用”(spooky action-at-a-distance)的猜疑,仿佛两颗电子拥有超光速秘密通信能力一般,因而一度被认为与爱因斯坦狭义相对论中的局域性(locality)相违背。这也是当初爱因斯坦、波多斯基、罗森三人在1935年提出“爱波罗悖论(EPR paradox)”来质疑量子力学完备性的缘由。
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量子通讯(Quantum Teleportation)就是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。最近,英格兰牛津大学克拉伦登实验室(Clarendon Laboratory)的科学家Walmsley及其国际性研究团队,利用量子纠缠成功使两颗很小的钻石之间实现了通讯。他们所用的小钻石只有3平方毫米宽和1毫米厚,绿豆大小吧,通过散射一对强的泵浦脉冲(pump pulses,图中绿色部分),在室温下就可使它们的振动态在远距离下“纠缠”起来。研究成果发表在最近一期(2011年12月2日)的Science刊物上。
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这一发现,意味着宏观物体之间可以通过“量子纠缠”实现相互通讯。
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量子纠缠也是当前七大科学奇怪难题之一。其它六大奇怪难题分别是:
(1)Knots of light(光结)
(2)New antimatter particle(新的反物质微粒)
(3)Levitating magnet(漂浮磁体)
(4)Light bends matter(光弯曲物质)
(5)Amazing particle triplets(神奇的粒子三胞胎)
(6)Quark-gluon soup(夸克-胶子汤)
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