动,S'的频率是可调的实验最后用场电离探测器D。子相干性,但对于量子系统S加仪器I的复合系统, 和D4来观察原子处在激发态和基态的数目,它们可相干性仍然是存在的,这时为了消除S+I的相干 在10分钟内记录5000个事件,效率为40%左右.由 性,就必须引入第二个仪器Ⅱ,形成更大的纠缠态 此可以很准确测得原子在基态上的率P通过 )=∑Cnn)|dn(I)1dn(Ⅱ), 和R,的频率扫描(中心值与原子跃迁共振)可以给 由此给出S+I具有经典关联的约化密度矩阵 出作为扫描频率的函数的几率P4即测得系统的 p(t)=∑1C121n)(n1d(I)(d2(I)1. Ramsey干涉条纹 这种没有量子相干性的经典纠缠态,描述了客观的、 经典的概率性事件 为什么必须要求S+I也没有相干性呢?事实 上,仅要求产生纠缠态是不够的,因为我们可以在新 的基矢下,重新表达纠缠态|T(t),它具有与EPR 态类似的量子纠缠特征,也同时描述了对不同力学 量的量子测量.有效的量子测量必须排除这种任意 性.要从仪器态“经典地”读出系统的态,仪器和系 统的关联就不可以具有量子属性—相干性.只有 由经典的几率描述,我们才能实际地读出量子信息 和天气预报一样,预报明天降雨概率为30%,是 图2腔QED实验装置示意图 个客观的概率性事件,并不依赖人们去观察什么,与 需要指出,e-g的跃迁在腔R1和R2中均可能 量子纠缠态描述的概率性事件有本质的不同,因为 发生,但由于实验不能区分跃迁是在何处发生的,这 后者依赖于人们去观察什么 种作用没有记录“ which-way”信息,从而保持很好 现在进一步讨论更大的复合系统:虽然由于仪 的相干性 器Ⅱ对S+Ⅰ实施的测量,使得系统S+I的干涉项 对完全相干的情况,微腔C最初被制备在真空消除,但系统S+I+Ⅱ的干涉却又产生了为了消 态上,我们得到一个理想的 Ramsey干涉条纹,这显 除S+I+Ⅱ的干涉项,需要引进仪器Ⅲ.推而广 然就是 Haroche小组实验中所显示的完全相干的 之,要引进仪器Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,…这仿佛形成了一条 Ramsey振荡.这种干涉强度必为腔场的量子纠缠所 无限的仪器的链——冯·诺伊曼链.要想使理论自 破坏对于不同的退相干因子,当微腔中累计的光子洽,必须中断冯·诺伊曼链,最后的波包坍缩必须由 数越来越多,腔场变得越来越宏观,则作为重叠积分 抽象的主体”来决定:人的意识决定了微观系统测 的退相干因子会变得越来越接近于零,当原子完全量结果的“存在”从数学上讲,要靠冯→诺伊曼链末 退相干时, Ramsey干涉条纹就会完全消失 端观察者经典的“一瞥”,产生一个多分量的混合态 以上描述的 Barack小组的实验也以十分确凿由此,有人还引申出一个更加似是而非的结论:量子 的证据提示我们,量子力学中的互补性原则主要体 力学理论必须引入“主观介入”,微观的概念不再具 现在量子纠缠上对于这类问题的讨论,Rme小组“客观性”,从而量子微观世界不会独立于主体之 的“whch-way”实验主要强调空间相干被破坏,而外.由此,有人甚至得出“月亮在无人看它时确实不 Haroch小组的实验主要强调时间的相干性( Ramsey 存在”的荒谬结论 条纹)被破坏.然而,以上的理论和实验并未彻底解 然而,根据本文介绍的量子测量理论,无须“主 决量子测量中的冯·诺伊曼链困难 观介入”冯·诺伊曼链就能够以某种方式终断.事 实上,仪器必定是宏观的,否则人们无法直接读数 5冯·诺伊曼链问题 要求仪器必须由无穷多个自由度组成,仪器的状态 就可以写成集体态(仪器读数)与仪器(无穷分量)内 与适当的宏观仪器相互作用,仅能导致仪器和部态形成的量子纠缠态.在宏观极限下,不管仪器内 系统理想的量子纠缠,而不是经典关联.虽然适当部状态如何,我们就有可能得到具有经典关联的混 的相互作用导致的纠缠态会使得第一个系统没有量合态.这个理论的物理含意与对“薛定谔猫”问题的 314 物理动，!"的频率是可调的#实验最后用场电离探测器 $% 和 $& 来观察原子处在激发态和基态的数目，它们可 在 ’( 分钟内记录 )((( 个事件，效率为 *(+ 左右#由 此可以很准确测得原子在基态上的率 !& # 通过 ,’ 和 ,- 的频率扫描（中心值与原子跃迁共振）可以给 出作为扫描频率的函数的几率 !&，即测得系统的 ,./0%1 干涉条纹# 图 - 腔 23$ 实验装置示意图 需要指出，%—& 的跃迁在腔 ,’ 和 ,- 中均可能 发生，但由于实验不能区分跃迁是在何处发生的，这 种作用没有记录“45675 8 4.1”信息，从而保持很好 的相干性# 对完全相干的情况，微腔 9 最初被制备在真空 态上，我们得到一个理想的 ,./0%1 干涉条纹# 这显 然就是 :.;<75% 小组实验中所显示的完全相干的 ,./0%1 振荡#这种干涉强度必为腔场的量子纠缠所 破坏#对于不同的退相干因子，当微腔中累计的光子 数越来越多，腔场变得越来越宏观，则作为重叠积分 的退相干因子会变得越来越接近于零# 当原子完全 退相干时，,./0%1 干涉条纹就会完全消失# 以上描述的 :.;<75 小组的实验也以十分确凿 的证据提示我们，量子力学中的互补性原则主要体 现在量子纠缠上#对于这类问题的讨论，,./=% 小组 的“45675 8 4.1”实验主要强调空间相干被破坏，而 :.;<75 小组的实验主要强调时间的相干性（,./0%1 条纹）被破坏#然而，以上的理论和实验并未彻底解 决量子测量中的冯·诺伊曼链困难# ) 冯·诺伊曼链问题 与适当的宏观仪器相互作用，仅能导致仪器和 系统理想的量子纠缠，而不是经典关联# 虽然适当 的相互作用导致的纠缠态会使得第一个系统没有量 子相干性，但对于量子系统 ! 加仪器!的复合系统， 相干性仍然是存在的，这时为了消除 ! > !的相干 性，就必须引入第二个仪器"，形成更大的纠缠态# ? "（#）〉@ !$% ? %〉? &（% !）〉? &（% "）〉， 由此给出 ! > !具有经典关联的约化密度矩阵 ! （#）@ ! ? $% ? - ? %〉〈% ? ? &（% !）〉〈&（% !）? # 这种没有量子相干性的经典纠缠态，描述了客观的、 经典的概率性事件# 为什么必须要求 ! > !也没有相干性呢？事实 上，仅要求产生纠缠态是不够的，因为我们可以在新 的基矢下，重新表达纠缠态 ? "（ #）〉，它具有与 3A, 态类似的量子纠缠特征，也同时描述了对不同力学 量的量子测量#有效的量子测量必须排除这种任意 性#要从仪器态“经典地”读出系统的态，仪器和系 统的关联就不可以具有量子属性———相干性# 只有 由经典的几率描述，我们才能实际地读出量子信息# 和天气预报一样，预报明天降雨概率为 B(+ ，是一 个客观的概率性事件，并不依赖人们去观察什么，与 量子纠缠态描述的概率性事件有本质的不同，因为 后者依赖于人们去观察什么# 现在进一步讨论更大的复合系统：虽然由于仪 器"对 ! > !实施的测量，使得系统 ! > !的干涉项 消除，但系统 ! > ! > "的干涉却又产生了#为了消 除 ! > ! > "的干涉项，需要引进仪器## 推而广 之，要引进仪器#，$，%，&，…这仿佛形成了一条 无限的仪器的链———冯·诺伊曼链# 要想使理论自 洽，必须中断冯·诺伊曼链，最后的波包坍缩必须由 “抽象的主体”来决定：人的意识决定了微观系统测 量结果的“存在”#从数学上讲，要靠冯·诺伊曼链末 端观察者经典的“一瞥”，产生一个多分量的混合态# 由此，有人还引申出一个更加似是而非的结论：量子 力学理论必须引入“主观介入”，微观的概念不再具 有“客观性”，从而量子微观世界不会独立于主体之 外#由此，有人甚至得出“月亮在无人看它时确实不 存在”的荒谬结论# 然而，根据本文介绍的量子测量理论，无须“主 观介入”，冯·诺伊曼链就能够以某种方式终断# 事 实上，仪器必定是宏观的，否则人们无法直接读数# 要求仪器必须由无穷多个自由度组成，仪器的状态 就可以写成集体态（仪器读数）与仪器（无穷分量）内 部态形成的量子纠缠态#在宏观极限下，不管仪器内 部状态如何，我们就有可能得到具有经典关联的混 合态# 这个理论的物理含意与对“薛定谔猫”问题的 · B’* · 物理