- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4
从EPR谈起
然而,自然界是否确实按照量子理论的规律运行? 量子力学的解释是否站得住脚, 自20 世纪20 年代量 子力学建立以来一直是颇有争议的。以爱因斯坦为代 表的一批科学家始终认定量子力学不是完备的理论, 而以玻尔为代表的哥本哈根学派则坚信量子理论的正 确性。
爱因斯坦等人构思了一个由两个粒子组成的一 维系统相互远离的思想实验, 用反证法对量子力学 的完备性提出质疑。
11
玻尔与海森伯在 讨论
玻尔指出: 如果两个子系统A 和B 形成一个总体系, 这个总体系是
由它的波函数来描述的, 那就没有理由说, 分别加以考查的 子系统A和B是什么互不相干的独立存在(实在的状态),即使 这两个子系统在被考查的特定时间在空间上是彼此分隔开的 也不行。因此,认为在后一种情况下,B的实在状况不会受到 任何对A进行量度的(直接)影响,这种论断在量子理论的框架 里是没有根据的,而且(正如这个佯谬所表明的)是不能接受 的。
14
Aspect实验的装置如下:
之后, 随着量子光学的发展, 有更多的实验支持
纽约, 或者更远, 可以认为对粒子1 进行任何物理操
作, 不会立即对粒子2 产生干扰。
7
那么如果在北京测量粒子1 的位置为x, 就意味着
粒子2 的位置为x- a, 如果在北京测得粒子1 的动量
为p , 就意味着粒子2 的动量为- p。由对粒子1 的测
量而推知的粒子2 的x2 和p2 是不对粒子2 作任何干
3
• 现在要问：一秒钟后盒子里的猫是死还是活？既 然放射性粒子是处于０和1的叠加态，那么这只猫 理应处于死猫和活猫的叠加态。这是常理无法理 解的．
• 量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知 道雌猫是死是活，她将永远到处于半死不活的叠加态。这与我们 的日常经验严重相违，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半 死半活？
1
什么是量子计算机
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和 逻辑运算、储存及处理量子信息的物理装置。当某个装置 处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是 量子计算机。
量子计算机是基于量子比特，即q-bit为存储单元的．
2
从薛定谔猫谈起
薛定谔设想在一个封闭盒子里面有个放射源，它在 每一秒时间内以1／2几率放射出一个粒子。按照量子力 学的叠加性原理，一秒钟后体系处于无粒子态和一个粒 子态的等几率幅叠加态。一旦粒子发射出来，它将通过 一个传动机构将毒药瓶打开，毒气释放后会使盒子里面 的猫立刻死亡。当然，如果无粒子的发射，这一切均不 会发生，猫仍然活着.
12
玻姆(D. Bohm ) 也是主张 量子力学只给微观客体以统计 性描述是不完备的。1953 年他 提出, 有必要引入一附加变量 对微观客体作进一步的描述。 这就是隐变量(h iddenvariabl e) 理论。
1965 年, 贝尔(J. Bell)
在局域隐变量理论的基础上推
导出一个不等式, 人称Bell
( X1 X 2 )(P1 P2 )
由于(x1- x2) 和(p 1+ p 2) 不是一对共轭的力
学量, 不受不确定关系的限制, 它们可以有共同的本
征态, 可以同时准确测量。由此我们可以制备一个量
子态使得x1- x2 的本征值为a, p1+ p 2 的本征值为
0, 设想距离a 非常之大, 如粒子1在北京, 粒子2 在
5
设由粒子1 和粒子2 组成的一维系统, 对于共轭的 力学变量x1 和p1, x2 和p 2, 根据不确定关系有:
X1P1
X 2P2
6
对于这四个变量, 可以用x1+ x2, p1+ p 2, x1x2, p1 - p 2来代替, 其中两对共轭力学量, 有:
( X1 X 2 )(P1 P2 )
扰而获得的值。
8
量子力学???
爱因斯坦等人由此得出结论: 与粒子2 的x2 和p 2 相对
应, 存在两个独立的物理实在要素。但是量子力学理论的不
确定关系, 不能对x1和p1 同时进行精确的测量, 则在测量x1
的同时, 我们连p 2也不能精确测量了, 而x2 和p2 不能同时
确定, 也就不可能具有与之相对应的两个独立的物理实在元
素, 只能有一个物理实在的元素。因此显然存在两个结论二
Hale Waihona Puke 者必居其一: (1) 存在着即时的超距作用, 在测量粒子1 的
位置的同时, 立即干扰了粒子2 的动量; (2) x2 和p2 本来
同时是有精确值的, 只是量子力学的描述不完备。
9
玻尔则持完全相反的看法, 他认为粒子1 和2 之间存 在着量子关联, 不管它们在空间上分得多开, 对其中一个 粒子实行局域操作(如上述的测量) , 必然会立刻导致另 一个粒子状态的改变, 这是量子力学的非局域性。
不等式, 并发现此式与量子力
学的预言是不符的, 因而我们
有可能通过对此式的实验检验,
来判断哥本哈根学派对量子力
学的解释是否正确.
13
为物理学界所普遍认同的第一个最具说服力的检验Bell 不等式的实验是法国巴黎大学的Aspect和他的助手在1982 年做出的, 实验构思十分精巧, 以理想的实验方案测量了 钙原子级联辐射光子对的线偏振关联, 达到从未有过的高 精度, 他们的实验不仅用静态装置实现了EPR 和玻姆的思 想实验, 而且用动态装置实现了对爱因斯坦“可分离性” 即定域性原则的直接检验。实验结果与量子力学预言极为 一致,显示Bell 不等式被违背, 从而推翻了决定论的局域 隐变量理论, 肯定爱因斯坦的观点是错误的。
量子力学是完备的!!!
10
玻尔与爱因 斯坦在争论
EPR 论文发表后的两个月, 玻尔在同一年的《物理评 论》中, 以相同题目—《能认为量子力学对物理实在的述 是完备的吗?》做了回答。玻尔正是针对这个前提进行反 驳。他指出:“对粒子1 的测量正是影响了对确定体系未 来状态所作出的预言类型的条件。”这句话意味着: 对粒 子1 作x1 的测量, 就确定下来对粒子2 未来状态作出预 言的类型, 该状态为x2 而不能为p2, 由于x2 和p 2 是不 能同时确定的, 因此只能确切预言这对共轭变量中的一个, 当然不存在量子力学描述不完备的问题。
