以下是关于 量子纠缠(Quantum Entanglement) 的深度解析,涵盖物理本质、技术实现、应用场景及前沿研究,以技术视角展开:
一、量子纠缠的物理本质
1. 核心定义
量子纠缠是多个量子系统(如粒子)间的一种关联状态,表现为:
- 非局域性:纠缠态粒子无论相距多远,测量其中一个会瞬间影响另一个(爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”)。
- 不可分割性:无法单独描述单个粒子状态,必须用整体波函数表示。
2. 数学表示
两粒子Bell态(最大纠缠态)示例:
[
|\Phi^+\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}}(|00\rangle + |11\rangle)
]
- 测量粒子A为0 → 粒子B必定为0
- 测量粒子A为1 → 粒子B必定为1
3. 与经典关联的区别
特性 | 经典关联 | 量子纠缠 |
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信息传递 | 依赖物理信号(速度≤光速) | 瞬时关联(不传递信息) |
关联强度 | 受贝尔不等式约束 | 违反贝尔不等式(CHSH≤2→≤2√2) |
状态描述 | 可分解为独立子系统 | 必须用联合态描述 |
二、量子纠缠的技术实现
1. 物理平台对比
平台 | 纠缠产生方式 | 保真度 | 距离记录 |
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