新型双缝实验:科学家终于可以观察到量子叠加

信息来源:未知 发布时间:2018-09-29 阅读次数:

在量子叠加状态中到底发生了什么?这个问题是量子力学的核心问题,但一直以来都没有人知道答案。所谓的叠加状态,就是粒子似乎同时处于两个或两个以上的位置或状态的特殊情况,现在,齐发国际娱乐官网,一组来自以色列和日本的研究人员在一篇新论文中提出了一项实验,该实验最终可以让我们对这一令人困惑的现象的本质有一些确切的了解。

研究人员称,他们的实验可以在几个月内完成,科学家们可以通过这个实验来观察物体(在这个实验中这个物体是光的粒子,则所谓的光子)在叠加状态时所处的实际位置。研究人员预测,这个问题的答案将比“同时出现在两个地方”更奇怪、更令人震惊。

叠加状态的经典例子是将光子发射到屏障中的两个平行缝。量子力学的一个基本方面是微小的粒子可以像波一样运动,所以那些穿过一个狭缝的粒子会“干涉”穿过另一个狭缝的粒子,它们起伏的波纹要么相互增强,要么相互抵消,在探测器屏幕上形成一个非常有特色的图案但奇怪的是,即使一次只发射一个粒子,这种干涉也会发生。粒子似乎以某种方式同时穿过了两条缝,自身干涉了自身。这就是一个叠加状态。更奇怪的是:如果要测量这样一个粒子穿过了哪条狭缝的话,测量结果总是表明它只穿过了一条狭缝而已,随后波状干涉(如果你愿意的话可以称它为“量子”)也就消失了。测量的行为似乎会“坍缩”叠加状态。以色列高级研究所的物理学家Avshalom Elitzur说:“我们知道叠加状态中有一些可疑的事情正在发生,但你就是不能测量到它,这就是量子力学如此可恶的原因。”

几十年来,研究人员在这种表面上的僵局中停滞不前。如果不仔细观察,他们就无法确切地说出来叠加状态是什么;但如果他们试图观察它,它就会消失。Elitzur的前导师,现任职于Chapman大学的以色列物理学家Yakir Aharonov和他的合作者提出了一种可能的解决方案,他们提出了一种方法,可以在测量量子粒子之前推断出一些东西。Aharonov的方法被称为量子力学的双态向量形式体系(Two-State-Vector Formalism,TSVF),并且假定量子事件在某种意义上是由过去以及将来的量子状态决定的,也就是说,TSVF假设量子力学作用在时间上是前后相同的,从这个角度来看,各种原因似乎可以在它们产生影响之后,在时间上反向传播。

标签 量子力学 双缝实验 叠加状态 量子 状态


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