量子糾纏為什麼不能用於瞬時通訊？

《三體》里三體人藉助智子進行即時通訊，但曹天元說不可能利用量子糾纏效應進行超距即時通訊。為什麼？請科普一下，對量子論只略知大概……

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補充：量子糾纏原理不能用於超光速通信，那為什麼說EPR實驗違反定域性

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反對已有的那個說能的回答。

如果是說用量子糾纏直接進行違反相對論的瞬時信息傳遞那是不可能的。

那個回答里說「把A站的糾纏態粒子設置到原來相反的態」，首先你要有能力隨意把一個粒子設置成你想的狀態。。。

稍微具體一點來說，考慮兩個自旋1/2的粒子，它們處於單態（也就是最常見的一個糾纏態，這個態下兩個粒子自旋方向總是相反）。假設Alice和Bob各持有一個粒子，然後Alice對粒子沿某個方向進行測量，那麼她會得到一個結果1/2或者-1/2，按照量子力學的正統觀點，這一瞬間Bob的粒子會坍縮到與Alice相反的自旋態。

這個過程看似傳遞了信息，但是要注意，Alice粒子測量結果她自己是沒有決定權的，如果有一大堆處於相同狀態的糾纏態粒子供她測量，那麼她測到兩種結果的概率各佔50%，同理Bob也是如此，在進行任何傳統意義上的信息交流之前，這樣的結果和兩人分別測量不處於糾纏態的粒子沒有任何區別。

當然在同時藉助經典手段傳遞信息的情況下利用量子糾纏是可以傳遞信息的，但是由於使用了經典手段所以這種信息傳遞不是瞬時的，具體操作參考相關論文，或者坐等相關領域的大佬回答。

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就像有2個盒子，每個盒子里都有一顆紅球一顆藍球。

量子糾纏是告訴你，不管這2個盒子距離多遠，如果我從盒子A里拿出了紅球，那麼從盒子B里拿出的一定的藍球；如果盒子A拿出了藍球，那麼從盒子B里拿出的一定是紅球。僅此而已。

但是，我從盒子A里拿出的到底是紅球還是藍球呢？這個無法人為決定，只看概率。所以你就無法定製一個傳輸的序列，也就無法傳遞信息。

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補充一點，由於量子態坍塌的性質，如果從盒子里拿過一個球，就沒法把球就放回去重新拿一次了。而要形成序列，就需要很多對這樣的盒子。

發現很多同學還是很喜歡推理和猜想的，但最好不要從我的舉例為基準開始推理，因為這顯然只是個很簡陋的例子，了解了更多相關知識後，以更嚴謹的結論為基準推理才好。

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再補充一下吧，為了不誤導大家對量子疊加態的理解，例子需要改為，其實盒子里原本只有一顆紫球，一旦有人去取，有1/2的概率變成紅球，1/2概率變成藍球，並且這個過程不可逆。一旦盒子A中變成紅球，盒子B中就會變成藍球；反之亦然。

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原來這個問題還活著…其實我想問對於1/2自旋的二粒子糾纏系統 如果外磁場作為粒子a的觀察者呢？

由於自旋磁矩，兩種狀態能量會有差距。很難想像在極強外場下仍為50/50的概率。哪怕是51/49的概率都可以通過增加糾纏對來進行一次性的有效信息傳遞。

確實沒系統的學過糾纏，量子通訊也沒接觸過，所以很想知道怎麼回事…公式我基本沒問題 大家說不明白的話可以寫出來。多謝了。

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（大白話說下 非專業求輕噴）量子態是隨機的，足夠多的測量可以驗證一半一半的概率。

當你測量時，量子態坍縮的「信息」是超光速的，然而這「信息」並沒有用，傳輸信息靠經典通信方法，也就是低於光速的，所以總體來說量子傳輸信息沒有超過光速，只是可以使用量子態來加密信息不被第三方看到而已。

有不對的歡迎指出，謝謝。

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民科強答，錯了求指教。

有兩個盒子，裡面各裝了一個紫色球，我們從盒子外面看不到球。

當我們打開盒子A的時候，紫球隨機變成紅球或者藍球，這時盒子B里的紫球在量子糾纏作用下隨機變成了紅球或者藍球，也許和A顏色一樣，也許和A相反，但是我們從盒子B外面看不到。

當我們打開盒子B看的時候，看到了一個紅球或者藍球，這時候我們無法得知：是因為我們打開盒子讓球變色了，還是因為盒子A的量子糾纏讓球變色了。

所以無法獲得任何信息。

問題的關鍵是，觀測行為會改變數子狀態。

如果你不觀測你的量子，你就不知道你的量子變化了沒有。

如果你觀測了你的量子，你不知道到底是因為你的觀測改變了量子狀態，還是對面的量子糾纏改變了量子狀態。

所以二進位也好，摩斯碼也好，都是行不通的。

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敲黑板：量子糾纏是不能傳遞信息的，所以不能作為瞬時通訊。現在的物理框架下沒有任何東西可以瞬時通訊。

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反對劉堂茗的回答。

這個學期正在學量子信息，作為學渣我談一談對自己筆記的理解…

僅僅有一個處於糾纏態的量子比特是不能得到任何信息的，要提取信息必須知道發送信息者對自己的qubit進行Bell projective measurement之後得到本徵值。而傳遞這個本徵值信息的過程是classical communication，所以信息傳遞的速度小於c。

至於量子通信的優點，在於不可克隆原理所保證的通信安全性，而並非小說所說的超光速。

這告訴我們一個道理，不要把科幻當科學。

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各種尬問尬答。貴乎藥丸。

量子糾纏是可以被用於即時通訊的。而不能用於瞬時通訊。（原來的問題有誤，我進行了修改。）

另外，請先了解香濃通信模型再來評論，OK？

即時通信(instant message，IM)是指能夠即時發送和接收互聯網消息等的業務。

但在通信中，無論是經典通信還是量子通信，信息傳遞的速度均不超過光速，也就是說不能超距即時通信。因為糾纏的非局域性，波函數的塌縮速度是快，但要想通信的話，必須藉助經典信道，這樣的話，整個通信的速度就被經典信道的速度所限制。而光在經典信道傳遞信息的速度不超過3E8米每秒。

基於量子糾纏的量子通信協議早在1991年就由牛津大學的Ekert教授提了出來，後被稱之為E91協議或者EPR協議。鏈接：Quantum cryptography based on Bellamp;amp;amp;amp;#x27;s theorem

簡化版的協議如下：

1. 通信雙方Alice和Bob共享一對偏振的最大糾纏態。比如00+11。0代表水平偏振態，1代表豎直偏振態。

2. Alice測量其手中的粒子，測量到水平或豎直偏振態的概率為1/2。假設測量得到0。此時整個糾纏態塌縮，Bob手中的粒子的偏振一定是0。

3. Bob測量基測量其手中的粒子。此時Alice和Bob雙方共享bit 0。

重複多次，即可積累一定數量的key。但這並沒有完成通信，Alice和Bob只是共享一串隨機比特。

根據shannon 通信模型，Alice利用一次一密的加密手段，將明文用這些key加密成暗文在經典信道中傳輸給Bob。Bob接收到暗文後，用手中的key進行解密，從而得到信息。這樣就完成了通信。

Note：

1. 經典信道和量子信道其實都是我們目前所用的信道：光纖，自由空間。只是以傳輸的態進行區分，如果是傳輸的是經典光，則是經典信道，反之則是量子信道。經典信道是允許被竊聽的，就如同我們的手機電腦是很容易被竊聽的。而量子信道也允許被竊聽，但能夠被我們發現，從而放棄通信。（再次修改： @李四正 提的問題非常好。在竊聽者明知你知道我在竊聽，但我就是故意破壞，不讓你成功通信的情況下。BB84，MDI等常見的幾乎所有協議都是沒有辦法的。針對於這種情況，日本學者Sasaki於2014年提出了RRDPS協議，並發表於nature雜誌。這一協議的優點就是不需要實時監測誤碼率，誤碼率即使很高也能成碼，而不是放棄通信。鏈接：Practical quantum key distribution protocol without monitoring signal disturbance）

2. 目前實用的量子通信所使用的協議是BB84，比如京滬幹線，蕪湖政務網。因為BB84協議不需要糾纏，僅用衰減的激光做就可以了。糾纏源的製備和傳輸，雖說在實驗室已經不難，但離實用還很遠。

3. 去年發射的墨子號衛星據說是要做E91協議的，但目前還沒有文章發出來，值得關注。

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相對論決定，傳播速度大於光速，不能傳播信息。

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你與距離你100米的人約定好，你舉左手，對方就舉起左手，你舉右手，對方就舉右手。

對方到底舉哪個手，由你舉哪個手決定。

對方到底舉哪個手，他不知道你要舉哪個手。

對方到底舉哪個手，是通過光的傳播看到了你舉手而去舉手的，並不是因為能夠知道你舉哪個而舉哪個。

傳播信息的不是對方知道你要舉哪個手，而是光線。

量子也一樣。這個量子的觀測者只能確定兩個量子的變化，卻不能知道這個變化代表了什麼，因為那個量子為啥變化根本就不知道。

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糾纏態的量子對非實體

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先普及一個基本概念：

相關性 因果性。

在我們通常的生活話語中，相關性=因果性，但是科學上不是這樣的，儘管很多人靠相關性來水論文。

什麼叫相關性？舉個例子， 如果你想像一下，你跟1萬光年以外的外星人打麻將，那麼是不是，你贏了，外星人立即瞬間就輸了——即使隔了1萬光年，它也立即瞬間輸了，不需要過一萬年才輸，而是立即、馬上、瞬間輸？這就叫相關性，而不叫因果性。 那你能夠通過讓你自己胡牌/詐胡來傳遞摩斯密碼，瞬間給外星人傳遞信息嗎？想想似乎有這個可能啊，你一胡牌，它要麼瞬間輸了，要麼你詐糊它瞬間贏了。——可是我們都知道這是扯蛋對吧？這個「瞬間輸了」對傳遞信息鳥用沒有。

什麼叫因果性？比如你最近開始變胖了，找對象更難了。你變胖與找對象的難度上升呈正相關性，也有因果性。 這個真的有因果性。

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【 量子糾纏中兩個距離千里的光量子，具有相關性，測量一個，立即瞬間影響另一個。】

你一定對這句話耳熟能詳了，這裡面的「相關性」，跟上面說的相關性，並沒有本質上的不同。

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要製造出2個處於糾纏態的量子，你首先要在同一個地方才能製備出來，然後把其中一個量子傳遞到遠處，相距甚遠的兩個量子不可能自發的發生糾纏，這個傳遞過程就不可能超越光速。然後當你測量完量子的狀態之後，2個量子就不再糾纏了，你需要不斷製備然後傳輸才能連續的傳輸信息。最後，量子態是隨機的，實際上傳輸的是一段隨機序列，光靠隨機序列是無法傳輸有用信息的

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打個超級形象的比喻:

兩台同步高速運轉的風扇相距一光年，其中扇葉一紅一綠表示量子糾纏兩個態，你想看清楚左邊的扇葉是紅還是綠就必須截停風扇，截停風扇就瞬間影響到另一台，但是，風扇高速轉到你又看不到，你想看到又必須截停，可是截停結果又不是確定的。所以，以現在的科技水平，量子糾纏是不能瞬時通訊的。

要是你覺得瞬間能理解就點個贊吧！

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只能讀，不能寫，怎麼通信？

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大概意思就是，你想試圖控制一個量子然後傳遞信息，但是量子有概率性，你更本沒法控制，所以無法傳遞信息

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「從現有的理論上看，量子態的坍縮是超光速的，但是不能傳播有效信息，它的探測依賴於經典信道，所以量子隱形傳態並非超距的。」

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學而不思則學渣，思而不學則民科。三體畢竟是科幻小說，不能盡信。曹天元的書也只是講講故事，要是真想弄懂物理原理還是要踏踏實實的學習。

先說結論，量子糾纏不可以用於瞬時通信，但是可以用於通信。

何為糾纏態？舉例來說，如果有兩個電子，且體系為單重態，則體系自旋狀態可以寫作

此時，如果我們測量體系的總自旋角動量會得到， ,這也是此態被稱作單重態的原因。如果我們單獨測量其中一個電子的自旋就會有問題。由於單個電子的自旋角動量與總自旋角動量不對易，所以體系必然會坍縮為 或 中的一個。以第一個為例，我們測量第一個電子得到自旋向上，那麼另外一個電子必然處於自旋向下的狀態，這個影響是瞬時的。這就是最簡單的糾纏態的情形。

那麼我們為什麼不能瞬時傳遞信息呢？想像一下，如果我們手上有這樣一個電子，我們每隔一段時間就測量一次電子的自旋，得到向上或向下的態，並規定為1或0。問題在於，你無法知道，你所測量的結果究竟是由於對方給你發信息導致的，還是由於你自己測量導致的。所以我們必須依賴經典的信道來輔助量子通信。比如你要打個電話給對方說，老鐵，我要等某時某刻開始接收信息，然後你們才可以通信。（當然真實情況要複雜的多）但是經典信道的通信是不可以超光速的，所以量子糾纏態傳遞信息也受到光速限制。

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因為你需要經典通信手段來獲知projection是什麼

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當你觀察量子的時候，他就已經改變了，所以現有的量子通訊衛星是利用量子做信息加密驗證，量子本身是無法控制的，所以你無法通過控制量子來傳遞你的信息。

就算你能控制量子，就像速度和位置不能同時得到，量子被讀取和信息本身，也是無法同時存在的。

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