测量量子悖论

发布时间：2023-05-23 08:46:47 所属栏目：动态来源：

导读：最近，一个关于量子信息的有趣假设通过TU Wien进行的实验验得到了验证。

如果你从人群中随机挑选一个站立高度比平均水平高得多的人，这个人很可能也会超过平均体重。这是因为，从统计学上讲，关于一个变量的知识通

最近，一个关于量子信息的有趣假设通过TU Wien进行的实验验得到了验证。

如果你从人群中随机挑选一个站立高度比平均水平高得多的人，这个人很可能也会超过平均体重。这是因为，从统计学上讲，关于一个变量的知识通常会让我们对另一个变量有所了解。

量子物理学将这些相关性提升到另一个层次，在不同数量之间建立更有效的联系：庞大量子系统的不同粒子或片段可以“共享”特定数量的信息。这个有趣的理论前提表明，这种“互信息”的计算令人惊讶地不受系统整体体积的影响，而仅受其表面的影响。

量子信息：比经典物理学允许的更紧密的联系

“让我们想象一个气体容器，其中小颗粒飞来飞去，并以非常经典的方式表现得像小球体，”维也纳量子科学与技术中心（VCQ）的Mohammadamin Tak说 - TU Wien原子研究所，当前出版物的第一作者。

“如果系统处于平衡状态，那么容器不同区域中的粒子彼此一无所知。人们可以认为它们完全相互独立。因此，可以说这两个粒子共享的相互信息为零。

然而，在量子世界中，情况有所不同：如果粒子的行为是量子的，那么你可能无法独立地考虑它们。它们在数学上是有联系的——你不能在不说另一个粒子的情况下有意义地描述另一个粒子。

“对于这种情况，长期以来一直有人预测多体量子系统的不同子系统之间共享的相互信息，”Mohammadamin Tak解释说。“在此类量子气体中,共享的相互信息大于零,这种互换性不依赖于子系统大小,而仅仅依赖于子系统外部界面。

使用超冷原子进行测量

由Jörg Schmiedmayer教授领导的国际研究小组现在首次证实，许多物体量子系统中的相互信息与表面积而不是体积成比例。为此，他们研究了一团超冷原子。

颗粒被冷却到略高于绝对零度的温度，并由原子芯片固定到位。在极低的温度下，粒子的量子特性变得越来越重要。

信息系统内分布的日益分散,各个部分之间相互关联也愈发重要。在这种情况下，可以用量子场论来描述系统。

“这个实验非常具有挑战性，”Jörg Schmiedmayer说。“我们需要关于我们量子系统的完整信息，尽可能在量子物理学允许的范围内。为此，我们开发了一种特殊的断层扫描技术。我们通过稍微扰动原子，然后观察由此产生的动力学来获得所需的信息。

只要系统温度没有达到绝对零度（这是不可能的），这个“共享信息”的范围是有限的。在量子物理学中，这与“相干长度”有关——它表示粒子量子行为相似的距离，从而相互了解。

量子信息在当今量子物理学的许多技术应用中起着至关重要的作用。因此，实验结果与各种研究领域相关 - 从固态物理学到重力的量子物理研究。

（编辑：汽车网）

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