涨知识 | 量子纠缠是什么

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因为今年的诺贝尔物理学奖颁发给量子纠缠领域的物理学家，因此量子纠缠这个东西进入大众视野，许多平台都在讨论这个。我也看了许多帖子和解说，总算是了解一点点。虽然不是专业人士，也不懂背后深层次的原理，但是大概的描述还是可以分享一下，一起开开脑洞。

量子是物理量最小的不可分割的基本单位，概念很复杂。举个例子，光的最小单位，光量子，也就是光子。

而几个量子在一起会呈现纠缠特征，成为一个新的整体。它们的行为就产生了某种关联。

现在实验证明了这种量子纠缠展现出诡异的超距作用。

假设有两个互相纠缠的量子AB，他们分别有许多属性，假设有黑色和白色两种属性。现在把A放到地球，B放到100光年甚至更远之外的地方。

观察A，发现A是白色，同时观察B，B必然为黑色。也就是对A的观察，导致了结果B的坍缩，使得B必然变成与A相反的状态。

这种观察A，决定B的机制，是超越光速无视距离的。

于是人们便开始怀疑光速最大的说法是不是不对。但是实际上对A的观察导致B的坍缩，必须通过对B的观察才能确定，对B观察之后，观察者很难确定是自己的观察导致B的坍缩，还是B已经坍缩只是被观察到。因此这里并没有额外的信息传递。由于不传递信息，依然不算违反相对论中的速度限制。

虽然如此，可是AB相隔如此遥远，观测A就能确定B，显然有一种机制是超光速发生作用的。这另物理学家无法理解。于是有人认为在量子AB产生的时候，就已经确定了它们的状态，有一个隐形的还没有被发现的变量在产生作用，或者量子纠缠在一开始就已经确定好各自的状态。就像鞋子左右脚分别装在两个盒子里，不管盒子离多远，只要打开A盒子，发现是左脚，B盒子必然是右脚。

但是量子纠缠的本质并不是鞋子这种经典的模型，一开始就确定状态只是不知道的。而是两个量子确实是完全随机的。就好像这个装了鞋的盒子A，第一次打开是左脚，B就是右脚，第二次打开变成了右脚B就是左脚，总之就会随着A观察而发生变化。

上帝确实是在掷骰子。

既然隐变量不存在，A的作用会同时反应到B身上，那么是否说明AB在一个更高的纬度上本来就是一个整体。类似于硬币，把它翻过来一面就知道了另一面。只不过这个物体在一个更高维的宇宙中，而我们只能看到这和物体在三维宇宙的一个投影，所以看上去像是隔了很远很远同步的行为，实际上在高维空间是紧紧关联的。

虽然这个解释看上去有点意思，但可惜说到高维宇宙，我们无法证明它的存在。

大概的描述就是这样，由此很多人脑洞大开，说能不能借助这种量子纠缠实现瞬移或传送。很可惜，量子纠缠是在很微观的状态下呈现的性质，并不能在一个宏观实体上反应出来。

即便如此，量子纠缠也非常有意义，在通信及科学计算方面有很广阔的应用前景。人类进入了量子力学2.0时代，以后的科技还会有更大的进步。