量子力学基础

本文部分内容来自“本源量子”公众号。

祝贺昨天（2021年2月8日）本源量子发布量子计算机操作系统，然后发现他们的公众号中很多科普，于是我开启了一边自学一边总结的漫漫长征。

一，量子世界、量子

我们按物理运动规律的不同，将遵从经典运动规律（牛顿力学，电磁场理论）的那些物质所构成的世界称为“经典世界”，将遵从量子力学规律的那类物质所构成的世界称为“量子世界”。

“量子”就是量子世界中物质客体的总称，它既可以是光子、电子、原子、原子核、基本粒子等微观粒子，也可以是BEC（波色-爱因斯坦凝聚）、超导体（通量量子化）、“薛定谔猫”等宏观尺度下的量子系统，它们的共同特征就是必须遵从量子力学的规律。

玻色–爱因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate）是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态。

通量量子化指的是当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。

二，量子纠缠

量子纠缠是量子力学的一个特性，指两个物体的属性相互交织，测量其中一个属性会立即揭示另一个的状态，即便两者距离遥远。

量子纠缠的最经典案例是两个微观粒子，其中一个粒子任何时刻都是50%的概率为上旋，50%的概率为下旋，另外一个粒子的自旋一定相反。

当测量一个例子的自旋时，观测者就知道了另外一个例子的自旋，无论多远。

量子纠缠一般是发生在微观粒子之间，但是宏观尺度下的量子之间也可以发生。

2018年4月26日出版的《自然》杂志中指出，两个科研团队分别让仅为蜘蛛丝直径几倍的成对振动铝片、宽度可伸缩硅制梁发生了纠缠，将量子纠缠扩展到肉眼可见的领域。

三，EPR佯谬

量子纠缠无论距离多远，通过测量一个粒子可以瞬时控制另外一个粒子的自旋，爱因斯坦认为这种控制行为是超光速的，所以量子力学肯定是不完备的。

因此，物理学界对EPR佯谬的解释就出现两种截然不同的观点，爱因斯坦派认为量子力学不完备，波尔派认为：

相对论指出，信息和物质的传输都不可能超光速（这里指的是平滑空间，不包括时空折叠、虫洞等概念所描述的空间），而量子纠缠，是无法传输信息的，更无法传输物质。所以，并不矛盾，量子力学没有问题。

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