关于EPR悖论的个人见解

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论坛嘉宾: sage

Bennett


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关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

在本论坛和别处都看到何祚庥院士解释它不违背相对论所举的例子,即:两个人把一张钞票撕开各持一半,但是又不清楚自己持哪一半,而两个人在相距遥远(例如1光年)异地来查看,一旦一个人看到自己手中的一半,而他立刻可以确定对方手中一定是另一半。由此,何院士认为这并不代表任何即时的信号传递,并不违背相对论。

我觉得,这个解释不合适。因为它把纠缠的EPR对看作经典的钞票是误导的。在EPR的定域测量中,不存在违背相对论的即时信号传递的根本原因是因为,无论哪一方来测量自己手中的粒子,他的测量结果是完全随机的,他事先根本不可能知道自己的测量结果,所以,根本不可能借助EPR对来传递任何信息。

EPR对:|0>1>+|1>0> (归一化系数忽略)
另一方面,EPR对和钞票类比的最大区别是:其中任意一个粒子,在测量之前根本没有确定的自旋指向——特别需要注意的是,这不是指它可能处于本征态(确定自旋指向态)的叠加态,而是指它的状态根本不是Hilbert空间中的状态(换句话说,纯态),而恰恰是一个混合态!
\rho=1/2(|0><0|+|1><1|)
目前学界公认的,从量子力学的基本解释来说,混合态并不是Hilbert空间中的状态,因而不是真实的完备的对某个粒子状态的描述,它实际上是在暗示该粒子隶属于某个不可分割的整体,也就是说,一个包含它在内的更大的纠缠态系统。
我觉得,实际上,“不可分割性”其实就蕴含着非定域性。这就是EPR对内部非定域关联
的根源所在。所以,有人说,ASPECT实验实际上是验证了量子力学的非定域性,更进一步,它实际上排除了所有定域性的理论正确的可能性(但是并未排除非定域的非量子力学理论,例如Bohm的隐变量)。

非定域,但是并不违背相对论,这才是理解EPR悖论的关键。钞票类比是完全定域的,因而是不可能正确的。

发表时间: 2007-06-02, 12:30:43 个人资料

sage


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客栈长老论坛嘉宾学术成员

Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

非定域,但是并不违背相对论

What is your definition of non-locality?

发表时间: 2007-06-03, 01:35:09 个人资料

Bennett


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Re:Sage [文章类型: 原创]

我所说的“非定域性”基本上就是“不可分割性”,即一个整体的各个部分无论空间上分离多么遥远,都依然是一个整体,依然存在关联,你没有办法从该部分的局域角度来给出它的完备描述。
EPR对: |0>|1>+|1>|0>
其中每一个粒子的状态为混合态
\rho=1/2(|0><0|+|1><0|)

当两个粒子相距遥远的情况下,测量第一个粒子,必然导致另一个粒子的状态从混合态向本征态的坍缩。这就是非定域性或者整体性的含义。

我所说的“不违背相对论”,其含义是:不允许超过光速的能量或者信号传递。

发表时间: 2007-06-03, 07:30:33 个人资料

nonlocal cat


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

非定域概念只在一个或几个(几<5)波长内是有效的,可以容易理解的;任何其它的外推甚至应用都是炒作和误导。

几个波长内的事件如果不是考虑动力学需要的话不会和狭义相对论有联系——〉非定域与相对论无关unless dynamics involved.

发表时间: 2007-06-04, 10:18:22 个人资料

Bennett


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Re: nonlocal cat [文章类型: 原创]

"非定域性限制在几个波长之内"的说法是不正确的。在量子态隐形传输的实验中,已经成功地在100米的距离上实现了量子态的传输,这个的尺度比波长的量级大得多了。而量子态隐形传输就是建立在EPR对内部非定域关联的基础上的。

http://www.bast.net.cn/bjkpzc/kxbl/wzjg/51185.shtml

除非你所说的“非定域性”这个词和我的理解不一样,你认为EPR对不存在非定域性。否则你无法解释这个实验的。

发表时间: 2007-06-04, 11:10:50 个人资料

nonlocal cat


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回帖 [文章类型: 原创]

所谓的隐形传输实验都是在量子光学基础上实现的。

而光(or say ensembles of light)在经典(before 1900)的意义下也是波,也有极化(偏振),进而有纠缠,所以也有“非定域”。现有的实验无法令人信服的说明他们已明确的剔除了经典的那部分效应。而且结果并没有达到通常要求的肯定的百分比,不断的纠错,没完没了。


因此我不承认这类实验体现了 物质波 的非定域,不接受所谓的“量子输运”的说法。查一下文献可知,至今还没制造出纠缠的费米子对,更谈不上对其组分的远距离测量。


在这个意义上,我所说的非定域不同于你的。

发表时间: 2007-06-04, 12:13:07 个人资料

Bennett


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

看来我们对于“非定域性”的理解确实不同。
我所理解的“非定域性”就是指量子力学系统的整体关联,而这和玻色子还是费米子,以及物质波还是相互作用场没有关系。
在经典麦克斯韦理论(相对论化之后)的情况下,光波虽然是以光速运行,也没有静止质量,但是谈不上非定域性。而只有在量子力学里,相干光子才存在非定域性,也就是ASPECT实验测量到的纠缠态光子之间的偏振的关联,是任何定域性的理论所解释不了的。

发表时间: 2007-06-05, 07:20:43 个人资料

yinzhangqi


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

1998年Bennett等人证明了即使对于可分离的两体系统来说也存在一些非局域的性质。具体来说,也就是我们无法通过局域测量来区分系统的状态,而必须依靠全局测量才行。
见:
http://link.aps.org/abstract/PRA/v59/p1070

从这个角度来说,非局域性与量子纠缠并不一致。

I have known more people whose lives have been ruined by getting a Ph.D. in physics than by drugs.

by Jonathan I. Katz

发表时间: 2007-06-05, 10:01:22 个人资料

星空浩淼


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

何祚庥院士用经典图象来理解量子力学中的问题,就如同把自旋电子理解为机械陀螺一样,把问题简单化,我认为他的确犯了错。

我认为楼主的理解,基本上是对的。有些地方要完全说清楚不容易。

One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy

发表时间: 2007-06-05, 14:38:41 个人资料

Bennett


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Re: yinzhangqi [文章类型: 原创]

这篇文章我以前也曾经注意到。我同意该文的观点,严格意义上,非定域性不等同于纠缠。

不过,纠缠本身就是一个很难说清楚的现象,而非纠缠态的非定域性的起源更是一个目前还理不清楚的模糊地带。我个人的看法是:纠缠的非定域性和非纠缠态的非定域性虽然可能有都和态的叠加原理有关,但是,两者之间没有太多联系,很难归于本质上相同的一个大的类别。

我倾向张永德老师在《量子信息物理原理》一书中的看法:非纠缠态的非定域性可能只是表征了定域操作和经典通信的某种局限性——即使在没有纠缠的情况下,也有一些关于量子系统的信息是它所无力揭示的。

考虑到非纠缠态的非定域性是一种更弱,与其他现象联系很少,也更少应用价值的现象,有点像理论中的“孤子”,因此,我们讨论量子系统的非定域性,一般是指纠缠态系统所体现的非定域性。

发表时间: 2007-06-05, 21:37:16 个人资料

syx


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 混合]

“……将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的复制品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。”
“……他们分别利用一束强激光轰击一团铷原子,生成了具备这团铷原子量子态的单个光子。随后,科学家将该光子传送过100米长的光缆,又生成了携带同样量子态的另一团铷原子,实现了原子与光子间的量子态隐形传输。”
——EPR对之间的“信息传递”被认为是“凭空的”、“瞬间的”,而在上述实验中,量子态的传递显然是通过光子,光子经过100米的光缆也显然需要一定的时间。我不明白这两者之间怎么会类似(亦即在前者中我能理解存在着非定域性,而在后者中我却看不出有什么非定域性),谁来解释一下?谢谢!

发表时间: 2007-06-07, 22:21:15 个人资料

gauge


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Re: 关于EPR悖论的个人见解 [文章类型: 原创]

在本论坛和别处都看到何祚庥院士解释它不违背相对论所举的例子,即:两个人把一张钞票撕开各持一半,但是又不清楚自己持哪一半,而两个人在相距遥远(例如1光年)异地来查看,一旦一个人看到自己手中的一半,而他立刻可以确定对方手中一定是另一半。由此,何院士认为这并不代表任何即时的信号传递,并不违背相对论。

我觉得,这个解释不合适。
====================
何祚庥并不是用撕作两半的钞票来类比EPR粒子对,而是说,你不能根据“在Alice测量之后,Alice马上就知道Bob那一头的粒子状态,不论Bob在宇宙的什么地方,不论有多远,Alice都可以马上知道Bob的粒子”这个表面上看起来超光速的现象推断出来真的有什么超光速的、可以即时通信的物理信号。

发表时间: 2007-06-07, 22:55:34 个人资料

Bennett


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Re: syx [文章类型: 原创]

那篇新闻报道是外行记者写的,他根本不了解量子态隐形传输的物理过程实质,容易误导读者。
你就误会了一个问题:EPR对之间确实存在着非定域的、即时的“关联”,但是你并不能利用它来实现即时的信号(信息)传递,这是相对论所禁止的。

而量子态隐形传输正是利用EPR对来实现信息(初始粒子的状态)的传递,它的传递确实需要时间,就是上文中所说的光沿着光纤传输的时间。这个过程绝对不是即时的、不需要时间的。

严格的理解是:当A方作了贝尔测量之后,B方的粒子的状态立即随之发生了改变,这个改变是即时的,不需要时间。但是,B方却无从知道这个事实,也就是说,B方并没有获得“手中的粒子的状态已经改变了”这个信息,所以就谈不上有信息的即时传递。他什么时候才知道呢?只有等到A方把自己的测量结果告诉他。A方如何告诉他呢?最快是通过光纤或者无线电波发给B方,这必然是需要时间的,因此,信息的传递是不会超过光速的。

不要指望通过那篇新闻报道来理解EPR对或者量子态隐形传输的物理,正相反,新闻报道往往是非常误导的。如果真有兴趣,可以去查相关的学术著作。
我们只需要根据那篇报道得知:量子态隐形传输已经在实验室成功实现了。

不好意思,这是我的疏忽,我转贴这条新闻时忘记先声明这一点了。

发表时间: 2007-06-08, 06:21:34 个人资料

Bennett


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Re:syx 补充一点 [文章类型: 原创]

量子态隐形传输确实是体现了EPR对的非定域关联的,不过,这是对于熟悉这个领域的内行来说的。
对于不熟悉相关领域的人来说,它并不是理解EPR对的非定域、即时关联的最好例子。
最好的例子是贝尔不等式的研究,以及相应的ASPECT实验。

发表时间: 2007-06-08, 06:36:33 个人资料
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