看一下量子纠缠,就能改变量子系统的性质,量子世界太神奇了!

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看一下量子纠缠,就能改变量子系统的性质,量子世界太神奇了!

许多著名的实验表明,观察量子系统的简单行为就能改变系统性质,这种现象被称为“观察者效应”,例如当有人窥视薛定谔猫的盒子后,它要么死,要么活(但不再是两者都活)。观察破坏了猫状态的叠加,换句话说,破坏了描述猫处于两种状态概率的波函数。在一篇新研究论文中,物理学家进一步研究了测量如何影响量子纠缠,在这种情况下,量子纠缠相当于一个系统处于叠加状态的程度。

以前的研究表明,当一个量子系统在没有任何外界干扰的情况下独自演化时,它的纠缠度往往会增加。也就是说,随着时间的推移,量子系统趋向于漂移到具有大量量子叠加的状态。另一方面,对纠缠态进行测量往往会减少纠缠,这是因为对自旋状态的测量(例如)将自旋折叠成确定状态,从而使自旋与其他自旋脱离,而其他自旋的状态仍处于叠加状态,这整体上减少了系统中的纠缠量。在新研究中,物理学家们通过计算机模拟和理论论证证明:

当以超过临界值的速率进行测量时,会发生由测量引起的相变。这导致系统从纠缠量随时间不断增长的“纠缠”阶段急剧过渡到“解纠缠”阶段,在这一阶段仍然存在一些纠缠,但增长速度降至零。麻省理工学院的布莱恩·斯金纳(Brian Skinner)、麻省理工学院和巴伊兰大学的乔纳森·鲁曼(Jonathan Ruhman)、牛津大学的亚当·纳胡姆(Adam Nahum)等物理学家在新一期《物理评论X》(Physical Review X)上发表了关于纠缠相变的研究。

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