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Lev Vaidman教授学术报告会(一)
2018-10-23

  2018年10月12日上午,我中心有幸邀请到来自以色列特拉维夫大学的Lev Vaidman教授为中心师生进行专题讲座,讲座主题为“从量子奇迹到多世界”(From quantum miracles to many worlds)。本次讲座由我中心赵丹副教授主持,中心教师和硕博士研究生共计60余人参加了本次讲座。

  Lev Vaidman教授列举了三个量子力学中的“奇迹”,即贝尔定理(Bell theorem)、量子隐形传态(quantum teleportation)和无相互作用测量(interaction-free measurement)。他认为如果我们用经典物理学的思维去理解这些现象,会觉得不可思议,而通过多世界理论去解释,这三个“奇迹”就不再是奇迹了。

  具体地,贝尔定理指的是量子理论中的超距作用这一“奇迹”,即非定域性。贝尔定理指出定域的隐变量理论不能够重复量子力学的预言。Vaidman教授通俗地用游戏中的矛盾解释了GHZ定理,即将贝尔定理的结果推广到3个粒子的情形。GHZ情形下存在的奇迹是,通过远距离的作用改变其中一个粒子的自旋态。

  Vaidman教授讲到的第二个奇迹是量子隐形传态。在经典物理视角下,物质不能在时空中“跳跃”,而在量子隐形传态,利用纠缠光子对特有的性质实现远程对量子态的重现,如通过发送只是2个比特将两个实数进行传输,因此可以实现使用少量的比特远距离传送大量的(不可读的)信息。

  第三个奇迹是指无相互作用测量,即在不接触物体的情况下测量到它的一种测量,如在Elitzur-Vaidman炸弹实验中不需要引爆炸弹就能够检测到特定位置处是否有炸弹。对基本的Elitzur-Vaidman炸弹实验进行改进,可以做到有炸弹时光子从炸弹光路上经过的概率趋近于0,但是我们仍然可以检测到炸弹。这在经典物理学视角下看起来是一个悖论。

  多世界解释中只需要一个按照薛定谔方程演化的波函数,存在着与我们经验到的世界相类似的多重世界,测量使得世界进行了分裂,世界之间不存在交流。通过多世界理论的视角来看,那些世界都在那里,我们处于其中的一个世界。在GHZ定理中,并不存在对远处自旋的改变,因为本来各个状态的自旋本来就存在于多重世界之中。在所有的多重世界中,量子隐形传态中在终端所有的可能态分别存在于不同的世界中,只是在我们的世界中我们处于与初始端相同的态而已。在我们的世界里,没有光子来引爆炸弹,而光子在另一个世界中则引爆了炸弹。多世界理论消除了随机性和超距作用,能够解释为什么我们拥有随机性和贝尔非定域性的错觉。

  针对Lev Vaidman教授的报告内容,我中心赵丹老师做了简短总结,在场师生与Lev Vaidman教授进行了交流与讨论。通过此次报告,大家对当前量子力学有了更深的了解,开阔了大家的国际视野,取得了很好的交流效果。本次报告在师生们热烈的掌声中圆满结束。