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在量子世界，钻石之间可以相互通讯

已有 4590 次阅读 2011-12-3 16:58 |系统分类:科普集锦|关键词:学者| 钻石, 量子通信

量子纠缠（quantum entanglement），又称量子缠结，是一种量子力学现象，描述复合系统（具有两个以上成员的系统）的一类特殊量子态，该量子态无法分解为系统成员各自量子态之张量积（tensor product）。

以两颗相反方向、同样速率等速运动的电子为例，即使一颗行至太阳边，一颗行至冥王星，在如此遥远的距离下，它们仍然保有特别的关联性（correlation），换言之，当其中一颗被操作（如量子测量）而发生状态变化，另一颗也即刻会发生相应的状态变化。这种现象导致了“鬼魅似的远距作用”（spooky action-at-a-distance）的猜疑，仿佛两颗电子拥有超光速秘密通信能力一般，因而一度被认为与爱因斯坦狭义相对论中的局域性（locality）相违背。这也是当初爱因斯坦、波多斯基、罗森三人在1935年提出“爱波罗悖论（EPR paradox）”来质疑量子力学完备性的缘由。

量子通讯（Quantum Teleportation）就是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。最近，英格兰牛津大学克拉伦登实验室（Clarendon Laboratory）的科学家Walmsley及其国际性研究团队，利用量子纠缠成功使两颗很小的钻石之间实现了通讯。他们所用的小钻石只有3平方毫米宽和1毫米厚，绿豆大小吧，通过散射一对强的泵浦脉冲（pump pulses，图中绿色部分），在室温下就可使它们的振动态在远距离下“纠缠”起来。研究成果发表在最近一期（2011年12月2日）的Science刊物上。