量子纠缠初探报告人：于潇0410374报告人：于音0410361陈卉0410365南开大学物理学院07/05/27www.themegallery.comLOGOwww.themegallery.com内容提要量子纠缠初探一、二、三、四、五、量子纠缠的历史回顾量子纠缠的涵义常见纠缠态及其制备量子隐形传态基础总结深化与思考www.themegallery.com一、量子纠缠的历史回顾量子纠缠是存在于多子系量子系统中的一种奇妙现象，量子纠缠是存在于多子系量子系统中的一种奇妙现象，即对一个子系统的测量结果无法独立于对其他子系统的测量参数。参数。1935年EPR佯谬。目的在于在承认局域性和实在性的前提佯谬。年佯谬下量子力学几率的理论是不完备的。下量子力学几率的理论是不完备的。www.themegallery.com量子纠缠的历史回顾Einstein认为，QT对单次测量结果只能作统计性预言，这和抛掷钱币认为，对单次测量结果只能作统计性预言对单次测量结果只能作统计性预言，认为时人们对字（的结果只能作统计性予言的情况相似，时人们对字（花）的结果只能作统计性予言的情况相似，表明人们对量子测量过程认识和描述的不完备。量子测量过程认识和描述的不完备。50年代，隐变量理论。目的在于对量子力学中不能对某些观测量作出年代，隐变量理论。年代精确预言的事实归结为还不能精确知道的隐变量。精确预言的事实归结为还不能精确知道的隐变量。1964年Bell不等式。局域隐变量理论结果满足年不等式。不等式，不等式局域隐变量理论结果满足Bell不等式，而量子力不等式学的预言将超出Bell不等式的限制。一个量违背了不等式的限制。学的预言将超出不等式的限制一个量违背了Bell不等式为量子不等式为量子服从为经典的。不服从Bell不等式才与纠缠有关系的，服从为经典的。不服从不等式才与纠缠有关系ρab+ρbc≥ρacwww.themegallery.com量子纠缠的历史回顾1969年CHSH型Bell不等式，更易于实验验证年不等式，型不等式1982年实验验证，Aspect等验证年实验验证，等验证Bell不等式被年实验验证不等式被违背，从而推翻了决定论的局域隐变量理论。违背，从而推翻了决定论的局域隐变量理论。迄今十多个实验都证明了Bell不等式可以被破坏。不等式可以被破坏。迄今十多个实验都证明了不等式可以被破坏都反对定域实在论，表明EPR佯谬不正确，佯谬不正确，即，都反对定域实在论，表明佯谬不正确量子力学几率理论描述符合实验测量结果，量子力学几率理论描述符合实验测量结果，并明确支持量子力学理论所表现出的空间非定域性质。确支持量子力学理论所表现出的空间非定域性质。www.themegallery.com量子纠缠的历史回顾1999年Aspect全面回顾近十年的实验进展。年全面回顾近十年的实验进展。全面回顾近十年的实验进展奥地利zeilinger小组潘建伟等量子纠缠应用于量小组潘建伟等量子纠缠应用于量奥地利子隐形传态。子隐形传态。量子纠缠的功用不仅仅在于检验基本理论的完备随着量子信息科学的开展，性。随着量子信息科学的开展，量子纠缠态被用于量子密钥分配、量子隐形传态、于量子密钥分配、量子隐形传态、量子计算等领域。www.themegallery.com二、量子纠缠的涵义一、纠缠态的定义纯态：一体量子系统中，纯态：一体量子系统中，描述一个物理量以本征态及本征态的叠加态描述F/n>=Fn/n>/ψ>=∑Cn/n>纠缠态涉及两体的系统或多量子体系中态的问题对一个由N个子系统构成的复合系统个子系统构成的复合系统，对一个由个子系统构成的复合系统，如果系统的密度矩阵不能写成各个子系统的密度矩阵的直积的线性和的形式，各个子系统的密度矩阵的直积的线性和的形式，则这个复合系统就是纠缠的即ρ≠∑piρi(1)ρi(2)ρi(3)ρi(N)这里pi≥0,并且∑pi=1www.themegallery.com三、几种常见的纠缠态BELL态、GHZ态、W态、WERNER态（1）Bell态）态存在于两量子位体系的纠缠态中即四个Bell基-最大纠缠态即四个基最大纠缠态www.themegallery.com几种常见的纠缠态（2）GHZ态和W态存在于三量子位纠缠系统中GHZ(Greeberger-Horner-Zeilinger)态/ψ>=1/2(/1>A/1>B/1>C+/0>A/0>B/0>C)测量一个粒子在/1〉则另两个同样在〉同样一个在/0〉测量一个粒子在〉则另两个同样在/1〉，同样一个在〉上则另两个也在/0〉上则另两个也在〉上。W