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怎么测试量子纠缠

怎么测试量子纠缠

当然要靠实验测量。量子纠缠态本身就是一个量子叠加态,测量了就会塌缩。比如一个最简单的量子叠加态,即一个量子比特,可以写成a|A>+b|B>,就是这个量子处于|A>和|B>两种状态的叠加,数学上就是两个(希尔伯特空间)矢量合成,a和b满足平方和为1的归一化条件。测量这个叠加态,就会a平方和b平方的概率分别塌缩到|A>或|B>上。

两个量子的纠缠就是一个更大的叠加态,例如a|A>|B>+b|A>|B>就是一个典型的量子纠缠态,测量第一个量子,如果结果塌缩到|A>(以a平方的概率),那么第二个量子的状态必然同时塌缩到|B>,同理,如果测量第一个量子的结果塌缩到|B>(以b平方的概率),那么第二个量子的状态必然同时塌缩到|A>。

实验的时候,首先要制备一对又一对的纠缠的量子(比如光子),然后去一个个测量它们。无论把两个量子分开多远,只要每次测量到第一个量子是|A>时,第二个量子一定是|B>,或者第一个量子是|B>时,第二个量子一定是|A>,就可以确定实验制备量子纠缠的方法是成功的,每次都能产生一对量子纠缠。

墨子号量子科学实验卫星已经能把很多纠缠光子对分发到1200公里以外的两个地面站,通过地面站测量结果,证实在这么远的距离上量子纠缠依然存在。

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