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    量子脫散

    2016/12/12 10:59:09

    作為一個(gè)基本理論,量子力學(xué)原則上,應(yīng)該適用于任何大小的物理系統(tǒng),也就是說(shuō)不僅限于微觀系統(tǒng),那么,它應(yīng)該提供一個(gè)過渡到宏觀“經(jīng)典”物理的方法。量子現(xiàn)象的存在提出了一個(gè)問題,即怎樣從量子力學(xué)的觀點(diǎn),解釋宏觀系統(tǒng)的經(jīng)典現(xiàn)象。尤其無(wú)法直接看出的是,量子力學(xué)中的疊加狀態(tài),如何應(yīng)用到宏觀世界上來(lái)。1954年,愛因斯坦在給馬克斯·波恩的信中,就提出了怎樣從量子力學(xué)的角度,來(lái)解釋宏觀物體的定位的問題,他指出僅僅量子力學(xué)現(xiàn)象太“小”無(wú)法解釋這個(gè)問題。

    這個(gè)問題的另一個(gè)例子是由薛定諤提出的薛定諤的貓的思想實(shí)驗(yàn)。

    直到1970年左右,人們才開始真正領(lǐng)會(huì)到,上述的思想實(shí)驗(yàn),實(shí)際上并不實(shí)際,因?yàn)樗鼈兒雎粤瞬豢杀苊獾呐c周圍環(huán)境的相互作用。事實(shí)證明,疊加狀態(tài)非常容易受周圍環(huán)境的影響。比如說(shuō),在雙縫實(shí)驗(yàn)中,電子或光子與空氣分子的碰撞或者發(fā)射輻射,就可以影響到對(duì)形成衍射非常關(guān)鍵的各個(gè)狀態(tài)

    之間的相位的關(guān)系。在量子力學(xué)中這個(gè)現(xiàn)象,被稱為量子脫散。它是由系統(tǒng)狀態(tài)與周圍環(huán)境影響的相互作用導(dǎo)致的。這個(gè)相互作用可以表達(dá)為每個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)與環(huán)境狀態(tài) 的糾纏。其結(jié)果是只有在考慮整個(gè)系統(tǒng)時(shí)(即實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)+環(huán)境系統(tǒng))疊加才有效,而假如孤立地只考慮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)的話,那么就只剩下這個(gè)系統(tǒng)的“經(jīng)典”分布了。量子脫散是今天量子力學(xué)解釋宏觀量子系統(tǒng)的經(jīng)典性質(zhì)的主要方式。

    對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),量子脫散也有實(shí)際意義。在一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)中,需要多個(gè)量子狀態(tài)盡可能地長(zhǎng)時(shí)間保持疊加。脫散時(shí)間短是一個(gè)非常大的技術(shù)問題。

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