“纠缠态”是现实世界的必然特征

房琳琳

2017年09月05日  来源：科技日报

　　用于描述量子物理世界的“纠缠态”，是否同样适用于后量子理论时代？据物理学家组织网日前报道，英国物理学家团队已在数学上证明，任何具有经典局限的理论都必然包含“纠缠态”特征。

　　纠缠是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠，即使相距遥远，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作（例如量子测量）而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

　　来自英国帝国理工学院、伦敦大学学院、牛津大学和诺丁汉特伦特大学的物理学家，在最近一期的《物理评论快报》上发表论文提出，纠缠态虽然与直觉相悖，但它不仅是量子理论的必然特征，也是任何非经典理论，甚至是尚未发展的理论的必然特征。

　　与经典理论相比，量子理论有许多奇怪的特点。研究人员介绍，传统上，物理学家研究经典世界是如何从量子中产生的，但我们开始扭转这一推理过程，而是看看经典世界是如何塑造量子的。结果表明，纠缠态作为最奇怪的特征完全在意料之中。这暗示了量子理论表面上的奇怪之处，恰恰是超越经典理论的必然结果，甚至可能同时是我们无法将经典理论抛诸身后的必然结果。

　　论证过程的主要思想是，任何描述现实的理论，在某种程度上都必须像经典理论那样，在一定的局限内展现。比如，量子理论满足了在退相干过程中具有经典极限的要求——当一个量子系统与外界环境相互作用时，就失去了量子相干性和所有使其成为量子的条件。因此，该系统有可能变得符合经典理论预期。

　　也就是说，任何能恢复经典理论的非经典理论都必须包含纠缠态。这一结论可能是许多其他相关发现的开始，诸如可以指导物理学家描述信息因果关系、比特对称性和宏观局部性等特征。同时，这一结论还提供了一个关于未来的非经典后量子理论的更清晰轮廓。

　　总编辑圈点

　　量子世界确实不同于经典世界，在这里，光具有波粒二象性，粒子们有逆天的心灵感应。它如此诡谲，以至于爱因斯坦认为，量子纠缠是鬼魅般的超距作用，对此嗤之以鼻。物理学的大厦由经典物理和量子物理支撑，科学家一直在寻找这两根柱子之间的通路。如果任何具有经典局限的理论必然包含“纠缠态”特征，那至少说明这条通路一定存在。不过，不得不承认，在这数学证明面前，笔者的理解力已经节节败退，陷入了“似懂非懂”的“叠加态”。