
【化】 nonlocality
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【计】 negate; NOT; not that
【医】 non-
【计】 localize
在量子力学中,"非定域性"(nonlocality)指量子系统各部分之间存在无法通过经典局域作用解释的关联特性。该概念最早由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在1935年提出的EPR悖论中引发讨论,后经贝尔不等式实验验证(1964年贝尔定理),证实量子纠缠现象确实违背局域实在论。
根据《量子力学基础》(清华大学出版社)的定义,非定域性包含两个核心要素:①空间分离系统的关联性测量结果超出经典关联范围;②无法通过光速传播的局域隐变量理论解释。2015年荷兰代尔夫特理工大学完成的漏洞-free贝尔实验,使用相距1.3公里的钻石量子存储器,以99%置信度证实了量子非定域性的存在。
需要特别说明的是,非定域性不等同于超距作用。美国物理学会的《现代物理评论》指出,量子纠缠中的关联不传递经典信息,因此不违背相对论的光速限制原理。这种现象现已成为量子通信和量子计算的理论基础,中国科学技术大学潘建伟团队基于此原理实现了千公里级量子密钥分发实验。
非定域性是量子力学中的核心概念,指量子系统的关联性不受空间距离限制,具体解释如下:
非定域性描述量子系统中粒子间的关联无法通过局部作用解释,即使相隔遥远,其状态仍会即时相互影响。例如,量子纠缠态中的粒子对,测量其中一个的状态会瞬间影响另一个,无论距离多远。
量子纠缠是非定域性的典型表现。例如,一对纠缠粒子分离后,对其中一个进行测量会立即决定另一个的状态(如自旋方向),这种关联性无法用经典物理的局域隐变量理论解释。
贝尔不等式实验(如阿斯佩实验)证实了量子非定域性,排除了局域隐变量理论的可能性。
非定域性揭示了量子世界的独特关联性,是量子力学区别于经典物理的重要特征,其影响涵盖物理学、哲学乃至信息科学(如量子通信)。
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