孙昌璞认为1994年肖尔（P. Shor）提出的大数因子化的量子算法表明，利用量子相干性，人们能在原理上对一个大数进行有效的素数

2010-01-14 17:10:39 vampireking

 

孤立系统 (n=big) tend to normalize, stablize into a conservative field, or it would not survive,

我想统计力学的发展，反而使得物理学褪去了不确定的阴影，回归到一个异常坚实的基础之上。传统的热力学，你需要建立一条条定律，需要考虑定律适用的范围，因为实验精度的限制，总也无法直到某个定律的精度是多少。而统计力学，对一个孤立系统，需要的仅仅是一个自然的假设，就是这个系统处在每一种状态的几率都相同，即等概率原理。如果不是孤立系统，也可以想象这个系统A和另外一个大得多的系统B组成一个孤立系统，这个系统A的边界条件决定了A是什么体系。从等概率假设出发，热力学定律可以简单的导出。并且粒子数目越多，等概率分部的系统和实际系统差别越小，这个差别可以定量的估计。这样子，理论从一堆热力学定律变成了一个简单的等概率原理。我觉得这种热力学的统一，本身就是对热力学理论正确性的极大支持。并且因为我们的宏观系统包含的粒子数都是天量10^23，对等概率原理的偏离，以及由此导致的非确定性的奇异现象，他们的几率变得极小。
对量子论，同样的情况。虽然从量子理论，我瞬时隧穿到月球的几率不为0，但是因为组成我的粒子数目是天量，这种几率小到可以让我放心的地步。同样的由于不确定关系，我身上粒子的波函数可以延展到月球，当然也可以发功让月球转动，但是如果这个影响小于月球表面上的一粒灰尘对月球的影响，那么这个影响也可以忽略。
所以，虽然看似一切都不确定，但是仔细看来一切都没有能力改变。

 

孙昌璞认为1994年肖尔（P. Shor）提出的大数因子化的量子算法表明，利用量子相干性，人们能在原理上对一个大数进行有效的素数分解，使得以大数因子化为基础公开密钥加密体系遭到了原理上的威胁。基于两粒子量子态的相干叠加——纠缠态，贝内特（C.C.Bennet）等提出的量子远程传态的理论方案成为量子通讯的物理基础。其原因在于任何窃听相当于对量子态进行准确测量和精确复制，前者会引起量子态的波包塌缩，破坏原来的量子状态，而后者被量子相干性原理的直接推论——“量子不可克隆（精确复制）原理”禁戒。量子信息的提取过程本质上是量子测量。量子信息要成为对人类所在的宏观世界有意义的信息，它就必须与经典世界衔接起来并被经典世界所感知。根据量子力学观点,物质在微观尺度上表现出完全不同于经典运动的量子行为。量子世界的典型特征是波粒二象性：一方面，物质运动像光波、水波一样，具有干涉和衍射等波动行为；另一方面，又可以用粒子的特征（位置和动量），在一定精度内描述物质运动。

定性地说，组成宏观物体的内部微观粒子的个体无规运动和宏观物体所处环境的随机运动，会与宏观物体的集体自由度耦合纠缠起来，产生对集体自由度的广义量子测量。随着环境自由度或组成宏观物体的粒子数增多，与之作用的量子系统会出现量子退相干，使得量子相干叠加名存实亡。而量子测量和退相干的数学描述及其物理含义是，由于薛定谔方程是线性的，如果Φ1和Φ2是物理体系的态，其相干叠加Φ =Φ1＋Φ2也是物理体系可能的态。据波函数的玻恩解释，其模平方|Φ|2=|Φ1|2＋|Φ2|2＋Φ1Φ2＊＋Φ＊1Φ2代表了在某空间点发现粒子的概率密度。对于量子相干叠加——纯态而言，其模平方中包含了不同分量的交叉项Φ1Φ2＊＋Φ＊1Φ2。这些项代表了量子干涉或量子相干性。量子测量引起的波包塌缩会使得此干涉项消失——量子退相干，从而使得整个波函数的模平方只是各个分量模平方的代数和。这反映了测量后的经典概率特征：通过双缝的粒子概率分布，只是分别通过每个缝的概率分布之和，而不具备相干特点。其次，动量和坐标的不确定性原理不是导致干涉条纹消失的唯一原因。更本质的原因是，量子测量形成了空间状态和内部状态的纠缠态，干涉条纹消失是内部态作为“仪器”与空间态相互作用的结果。因此可以认为，环境的作用和宏观物体的内部影响，相当于对集体自由度进行有效的量子测量，形成环境或宏观物体的内部状态与系统状态间的纠缠态。环境粒子与宏观物体散射会形成宏观物体和散射粒子（光子、原子、分子）之间的量子纠缠态，因而环境粒子能够记录宏观物体经过哪一条缝的信息。特别的是，依据“内部环境”的观点，因子化理论分析不限于环境诱导量子退相干，还可以包括组成宏观物体的微观粒子的个体无规运动引起的量子退相干。这就强调了，即使把宏观物体与其环境完全隔离开，量子退相干也会发生。