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薛定諤的貓在盒子里,到底能不能看?看了可能就死了,或者活了

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online_member 發表于 昨天 20:54 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
量子物理學很難解釋,薛定諤的貓在盒子里,能不能看?看了它可能就死了或者活了,因為它在盒子里即是死的也是活的,觀察者一看就會改變了狀態。廣島大學霍爾格·F·霍夫曼副教授和印度理工學院孟買分校卡蒂克·帕特卡爾試圖解決量子物理學中最大的難題之一:如何在不改變量子系統的情況下測量它?他們在發表《新物理學期刊》上新研究中發現:通過讀取從遠離系統本身的量子系統觀察到的信息,研究人員可以根據分析方法確定其狀態。
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雖然分析完全從量子系統中移除,但通過仔細閱讀量子數據,可以恢復可能結果的初始疊加。通常情況下,通過尋找來尋找一些東西。但在這種情況下,觀察改變了物體,這是量子力學的問題。我們可以用復雜的數學來描述它,但是怎么才能確定數學描述的是什么呢?當我們測量一些東西時,會有一個權衡,它可能是什么的其他可能性就會丟失。如果不進行相互作用,就無法了解任何事情,便會預先付出代價。
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在帕特卡爾在廣島大學長達一個月的停留期間,兩位物理學家試圖想象測量系統而無需“付出代價”的方法,即保持系統的疊加或意味著系統可以存在于所有狀態。為了理解研究結果,霍夫曼用著名的薛定諤貓故事描述了發現:薛定諤的貓在盒子里,科學家們不知道它是死是活。設置一個照相機,觀察從盒子外部位置拍攝照片的盒子。給貓拍的照片模糊不清,我們可以看到有一只貓,但不知道它是死是活。
薛定諤的貓在盒子里,到底能不能看?看了可能就死了,或者活了


相機上的閃光燈也去掉了一個“量子標簽”,標記著貓的疊加。這張照片現在與貓的命運糾纏在一起,也就是說,可以通過以某種方式處理這張照片來決定貓發生了什么。然后可以將照片從盒子中取出,并在計算機或暗室中進行處理。根據處理照片的方法,我們可以找出貓是活的還是死的,或者閃光燈對貓做了什么,恢復量子標簽。讀者的選擇決定了我們對貓的了解。我們可以找出它是死的還是活的
薛定諤的貓在盒子里,到底能不能看?看了可能就死了,或者活了


(博科園圖示)由于框中的貓(左上角)處于疊加狀態,這意味著它可以處于許多不同的狀態(例如死的和/或活的),并且用量子標簽來標記。貓的照片與盒子里的情況糾纏在一起。我們可以通過以某種方式處理照片來決定貓的命運(左下角),或者我們可以通過使用不同的過程來恢復量子標簽(右下角)來保持它的疊加。圖片:Associate Professor Holger F. Hofmann and Emma Buchet/Hiroshima University
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或者恢復拍攝照片時移除的量子標簽,但不能同時恢復兩者。這只是在我們對量子力學理解上向前邁出的一步。今天,它的完全應用依舊局限于像量子計算機這樣的專家級系統,盡管它的一些方面也可以用于精確測量,以及使用量子密碼術進行安全通信。這是研究的一個關鍵部分,真的很想知道為什么會有這種量子怪異,所以把重點放在測量上,因為這就是怪異的來源!
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