最近的研究挑战了量子柴郡猫效应的最初解释，强调了上下文在量子力学中的作用。这项研究表明，粒子的分离及其性质是测量量子系统的结果，而不是实际的物理现象。理解这一点可以开启对量子力学及其应用的新见解。来源:SciTechDaily.com
实际发生的事情要奇怪得多，可能会帮助我们了解更多关于量子力学。
量子柴郡猫效应得名于《爱丽丝梦游仙境》故事中虚构的柴郡猫。那只猫能够消失，只留下它的笑容。同样，在2013年的一篇论文中，研究人员声称，量子粒子能够与它们的特性分离，这些特性沿着粒子无法达到的路径传播。他们将这种现象命名为量子柴郡猫效应。此后，研究人员声称将其进一步扩展，在粒子之间交换无实体属性，同时分离多个属性，甚至“分离粒子的波粒二象性”。
有限公司量子力学中的情境性
然而，最近发表在《新物理学杂志》上的一项研究表明，这些实验实际上并没有显示粒子从它们的性质中分裂出来，而是显示了量子力学的另一个反直觉的特征——情境性。
量子力学是在原子和亚原子尺度上研究光和物质行为的学科。就其本质而言，量子力学是违反直觉的。研究小组开始从根本上理解这种违反直觉的性质，同时探索实际的好处。
“大多数人都知道量子力学很奇怪，但确定导致这种奇怪的原因仍然是一个活跃的研究领域。广岛大学和布里斯托尔大学的研究员Jonte Hance说:“量子系统的变化取决于你对它们进行的测量。”
量子柴郡猫场景中使用的简单干涉仪，其中光子在路径偏振纠缠态ECC中制备，但只有当它以偏振d到达输出路径+时才考虑。当光子在干涉仪内部时，当我们考虑光子的路径、偏振和路径偏振相关时，就会出现悖论。来源:Jonte R Hance et al . 2023《新物理学杂志》，25 113028
对量子系统的一系列测量将根据测量的顺序产生不同的结果。例如，如果我们测量一个粒子的位置，然后测量它的运动速度，这将会得到不同的结果，首先测量它的运动速度，然后再测量它的位置。由于这种情境性，量子系统可以被测量为具有我们期望的相互不相容的特性。
“然而，我们仍然不明白是什么导致了这种情况，所以这就是我们想要调查的，使用矛盾的量子柴郡猫场景作为测试平台，”汉斯说。
重新定义量子柴郡猫
研究小组指出，量子柴郡猫悖论的问题在于，它最初的说法，即粒子及其性质，如自旋或极化，分离并沿着不同的路径行进，可能是对实际物理情况的误导。
广岛大学(Hiroshima University)教授霍尔格·霍夫曼(Holger Hofmann)说:“我们想纠正这一点，方法是表明，如果用不同的方式测量一个量子系统，就会得到不同的结果，而对量子柴郡猫的原始解释只有在你以一种非常具体的方式结合这些不同测量的结果，而忽略与测量相关的变化时才会出现。”
研究小组通过检查量子柴郡猫协议中关于光子的路径和偏振的三种不同测量之间的关系来分析柴郡猫协议。如果系统没有上下文，这些似乎会导致逻辑矛盾。
他们的论文讨论了这种情境行为是如何与弱价值观联系起来的，以及被禁止状态之间的一致性。通过他们的工作，他们表明，量子柴郡猫并没有表现出粒子脱离实体的特性，而是展示了这些相干性的影响，这些相干性通常存在于预先选择和后选择的系统中。
未来研究与量子语境
展望未来，该团队希望扩大这项研究，找到一种方法，将矛盾的量子效应统一为背景性的表现，并一劳永逸地解释测量如何以及为什么会改变量子系统。
“这不仅将帮助我们最终解释为什么量子力学如此违反直觉，而且还将帮助我们开发出将这种怪异用于实际目的的方法。”考虑到情境性与特定问题的量子解决方案相比具有固有的优势，只有通过理解情境性，我们才能充分发挥量子计算的潜力，”汉斯说。
参考文献:Jonte R Hance、Ming Ji和Holger F Hofmann合著的“情境性、相干性和量子柴郡猫”，2023年11月17日，《新物理杂志》。1367 - 2630 . DOI: 10.1088 / / ad0bd4
研究团队包括来自广岛大学高级科学与工程研究生院的Jonte R. Hance、Ming Ji和Holger F. Hofmann。汉斯也是布里斯托尔大学电气与电子工程系的研究助理。
该研究由广岛大学的凤凰城博士后研究奖学金、约克大学的EPSRC DTP资助、EPSRC资助的量子通信中心和JST SPRING资助。
分享
推特
电子邮件
分享
以前的文章
更多关于sciitechdaily
生物学技术
空间
空间
空间
空间
物理
科学
健康
