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1、.2002年9月黔西南民族师范高等专科学校学报SePt2002oue’.第3期JoalofSthwstizhouachersCOlegeforNationalitiesNo3~GuTe量子力学的非定域性刘治,(黔西南民族师范高等专科学校物理系副教授贵州兴义56240:,,,摘要以科学实验为依据阐述EPR纠缠光子对的非定域特征并由微观粒子的实际存在状况。:推论出量子力学的非定域性质及表现形式提出这种非定域性无疑是可能开发的量子信息技术的宝,贵资源是否也是一些神秘生命现象的物理基础?关键词:非定域性;纠缠态
2、;量子力学文章编号:1009we.10673(2(X)2)03e刃061se刃4中图分类号:0413.1文献标识码:A,,量子力学的非定域性(noulocalty)性是一种超空间的无经典对应的量子性质是量子力学所独有。的特征“”,。为了能够把非定域性表述清楚一些下面先来看一个实际的例子、一EPR纠缠光子对的非定域性‘,一’,,这是奥地利因斯布鲁克(Insbruck)小组在1997年所做的一个实验川玛0304,他们的操作大致是:这样的,,,首先他们将两个测量站之间的距离分开40米以上每个测量站都用计算机同
3、起偏器相联每个“+”、“一”起偏器都能随机而超快地开关变化,两个信道光纤将起偏器同位于测量站中部的孪。子光子对光源接通(如图一)所谓孪生光子,对是他们采取非线性地分裂(Snliting)紫外光一’。子的办法来产生一种关联光子对12(Pl899O)用,这样的光子对测量时可以瞄准偏振或旋转体,中任何一个非连续的变化或者瞄准模型连续。,的变化这种光子源有一个显著的优点就是,、图1图中S表示孪生光子对光源In表示测量能够产,生非常细小的两个关联光子束可以输站的起偏器(引自参考文献〔2]),人到很大长度的光纤中去
4、因而用光纤联接的6,一,。‘3,‘”,”6)光源和测量装置之间允许分开很远(有的甚至超过10千米)使实验显得更加直接和客观,,实验时孪生光子对离开光源后沿光纤反方向地传播出去两个测量站的探测器和计算机随即收“+”、“一”,,集并整理各光子通过信道的两列数据要特别强调的是置身于两边测量站起偏器后面的观,“+”、“一”,,察者仅仅看到是表观的无规则的两个系列结果在他那儿的单个测量中不可能估计到对方测量站的操作者会怎样突然改变起偏器的方位的(因为有1.3的任两的时间间隔允许作起偏器方位收稿日期:2002071
5、3一一2002年黔西南民族师范高等专科学校学报第3期。“+”、“一”,意设置)由于计算机输出的起偏器信道的两列数据都有原子钟精确定时还可以通过起偏。,器方向随机超快的变化来阻止它们间任何小于或等于光速的信号传递所以将两个测量站各得到的,,:两列数据比较到后面部分因斯布鲁克的物理学家就能断定只要某方起偏器开关一有动作孪生光子,v,,对的两个光子分别通过两边测量站信道的状况就会同号地改变即当发现光子为正的偏振时它的,。,v:孪生同伴也会被发现是正的偏振反之亦然这其中看不出有任何时间上的延迟也未发现有任何空,
6、,,间上的阻滞似乎从某从意义上说可以认为孪生光子对之间是通过空间和时间保持紧密联系的是它,。们不可分离性的直接明显的表现也就是孪生光子对非定域性的直接明显的表现,上面提到的这种孪生光子对通常称为EPR纠缠光子对这种光子对所呈现的状态就称为EPR双。,,tledstate光子纠缠态(enang)之所以认为是两个光子相互纠缠是因为对两个光子中的一个进行测量。无论如何其结果都无法与另一个光子的存在分割开来}E>态是以爱因斯坦(Einstein,A),波多尔斯基(podolsky.B)和罗申(而sen.N)三人
7、姓氏的第服一’,一个字母合写命名的特殊量子态(因为他们1935年共撰一篇文章14(P7780)中所提问题涉及此态)!,“EPR>是处于最大关联的双粒子纠缠态(因为这对粒子是基本严格地反向运动的避免了所谓收集效”,en>e:;n>的两个部分户是完全对称的率漏洞)若对之进行测量其直积}n>À}}和l都描述同,n>e,,一种粒子{和}户各自正交并张成维数相同的希尔伯特空间(对一般的量子纠缠态则无须要,“”求这种对称性);而且处于}EPR>态的两个粒子间的关联是具有相干性的它既可描述z方向测量,,,n的自旋关联
8、又可以描述X方向测量的自旋关联也可以描述沿任意方向测量的自旋关联即‘z’‘’>一z>+一z>+z>EPR=特}}‘‘’x>一x>+一x>+x>特{!‘‘’n>一n>+一n>+n>特}}(1),如此一个态矢就描述了一对粒子间不同方向自旋关联(无论这一对粒子相互间距离多远)正表现,了量子纠缠的典型特征一种无法圈定粒子间相互影响的空间边界的特征一种不可能确定粒子间“”—。,,、,相互作用的瞬时极限的特征在如此情况的测量中伴随着量子态的坍缩空间时间
