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第25章 量子纠缠（第2页）

在量子力学中，一个粒子的状态可以同时处于多种状态之间，这就是量子态叠加。

例如，光子在没有被观测之前，其自旋可以同时沿着不同的方向，处于多种自旋状态的叠加。

而当我们观测一个粒子时，它的状态只被压缩到一个确定的状态，这被称为量子态塌缩。

当两个量子系统在量子态叠加时相互作用，它们的状态被锁定在一起，形成量子纠缠。

这种纠缠不受距离、时间或任何其他因素的影响，而是通过一种看似瞬间的过程来实现。

（二）超光速特性

量子纠缠最为人称奇的特点在于其状态变化的瞬时性，这表明了在量子尺度上，信息的传递似乎不受光速限制。

当两个或多个量子粒子发生纠缠时，它们形成了一种特殊的关联，不论彼此相距多远，一个粒子的状态发生变化时，与其纠缠的粒子状态也会同步改变。

这种现象被科学家们形象地描述为“量子非局域性”

，它意味着量子纠缠可以超越空间的界限，实现超光速传递。

根据目前实验显示，量子纠缠的作用速度至少比光速快10，000倍，这还只是速度下限。

然而，目前科学界普遍认为，量子纠缠虽然是瞬间传递的，不过并没有传递任何信息，因此并不违反相对论。

（三）实验探索

量子纠缠的奇异性质已经在多个实验中得到了验证。

其中最为着名的是爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论（EpR实验），它通过实验手段展示了量子纠缠现象的现实性。

在这个实验中，科学家们成功地在两个相距很远的量子粒子之间实现了纠缠，当对其中一个粒子进行测量时，另一个粒子的状态发生了预期的改变，证实了量子纠缠的非局域性。

中国量子科学家也利用“墨子号”

卫星进行了突破性的量子纠缠实验。

这项实验不仅将量子纠缠的距离扩展到了宇宙尺度，还在地面上粒子与近地轨道上飞行的卫星粒子之间实现了纠缠，进一步验证了量子纠缠现象不受距离限制的特性。

这些实验不仅对量子物理学的基础研究具有重要意义，也为未来量子通信和量子计算的实际应用提供了可能。

四、量子纠缠的速度之谜

（一）阿秒级观测

量子纠缠的发生速度一直是科学界关注的焦点。

近期，科学家在阿秒级时间尺度上对量子纠缠进行了观测，取得了重大进展。

阿秒是一个极小的时间单位，1阿秒等于1x10?1?秒。

维也纳工业大学的科研专家联合中国团队，开发了计算机模拟来探索这些超快过程，在阿秒级别观察量子纠缠。

研究人员观察了受到强激光脉冲照射的原子。

在激光作用下，一个电子被撕扯出来，另一个则留在原子中。

这两个电子之间存在量子纠缠，且它们的状态相互关联。

飞离的电子的“出生时间”

与留在原子的电子状态密切相关。

如果剩余的电子处于较高能量状态，那么飞走的电子更有可能是在较早的时间点被撕扯出来；如果剩余的电子处于较低能量状态，那么飞走的自由电子的“诞生时间”

可能较晚，平均约为232阿秒。

这项研究为量子纠缠的形成提供了新的视角，强调了时间在量子事件中的重要性。

量子纠缠在如此短的时间内发生，表明量子世界的变化速度之快超出了我们的想象。