宏观系统量子纠缠存在么?


  薛定谔猫这个理想实验应该是广为人知了。以前人们只是认为这是个理想的东西,是哲学意义上的探讨。可是现在物理学家们已经开始对这个问题进行了深入的研究,它已经是一个很值得探讨的物理问题了。
我了解到,为了解释为什么宏观物体无法出现薛定谔猫态(也就是纠缠态),物理学家专门计算了宏观系统的退相干时间,发现它非常的小,几乎是一瞬间就消去了相干的特性。这样我们就无法在宏观系统中观察到薛定谔猫态了。所谓退相干,就是说在环境等外部因素的影响下,相互纠缠的量子系统演变到不纠缠这么一个过程。大家普遍认为这个退相干的过程就是宏观物体观察不到薛定谔猫态的原因。其实,还有许多其它的理论也用来解释量子到经典的转变。比如,自发波函数塌缩模型1,引力导致的退相干2,等等。如果我们能够想办法减缓退相干,是否意味着有可能观察到宏观量子纠缠呢?
前天arXiv上又贴出了一篇论文讨 论一个宏观量子纠缠的问题。这篇论文讨论的是一个腔中的电磁场与其中可以运动的镜子之间的纠缠。具体的细节这里不深究,但是其中的结论很有意思。最重要的 结论就是,温度不为零时,纠缠不一定就会很快的消失。如果场对镜子的压力很大的话,那么除了温度趋于无穷大的情况以外,在其它温度下,仍还会有纠缠。这与 以前人们认为的高温会破坏纠缠的想法是矛盾的。而且这里的纠缠随着时间的是在做周期震荡的。如果腔的品质因数Q很高的话,可以认为这个纠缠不会明显的随时 间衰退。
宏观的纠缠到底是什么样的,到底存在与否,有什么性质?这些其实人们都不太清楚。上面的这篇论文在这里做了一个很有意思的探讨,厘清了一些模糊的观念。而光与镜子的相互作用,与原子,原子团的相互作用,以及引起的纠缠,对探讨宏观体系的量子纠缠是一条很好的途径。

最后我附上几个介绍纠缠,退相干的网址:

  • 孙昌璞之科普园地
  • QUbit上对Quantum Entanglement的介绍
    1. S. Ghosh et al., Nature 425 48 (2003).
    2. R. Penrose, in A. Fokas et al. (Eds.), Mathematical Physics 2000 (Imperial College, London, 2000).
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