什麼是量子糾纏

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「量子糾纏」最近似乎成了新興的名詞，哇，聽起來似乎很高大上有木有，於是各種科普就出來了，不過相信大家還是處於聽不太懂的狀態，為什麼？因為這種科普甚至是需要高數基礎的！！反人類啊有木有！！要是挑看得懂的看呢，就是一些神棍般的媒體在亂講一氣了。

我的這篇文章，是寫給大眾看的，不需要任何的基礎，事先聲明，這篇文章僅對量子糾纏「是什麼」加以描述，而不去討論其機制，專業人士請繞路，想了解更多請去購買相關書籍。

好了，那麼切入正題。要想了解量子糾纏，首先要明確一個概念，即「觀察者效應」（Observer Effect）。經常讀科幻的小夥伴對這個詞應該不陌生了，這是量子物理里一個基本的概念，敘述如下："一個量子力學系統在某個特定狀態被觀察得越頻繁，該系統就越可能保持原來狀態。"

What？？？這還是人話嗎？？？不急，一解釋你就會明白的。在量子的世界裡，一切都是不確定的，處於「量子態」或者說「量子疊加態」，什麼意思呢？字面意思，疊加態就是一個東西同時處於不同的狀態，比如處於疊加態的電子，它可能存在於整個宇宙空間中的任意一點，以至於對於它的位置只能用概率來描述。量子力學只適用於微觀領域（這句話並不絕對，但為避免混淆，讀者應先謹記這一點），但這並不妨礙我們舉一些宏觀的例子以便理解。比如那隻著名的薛定諤的貓：在一個盒子里有一隻貓，以及一個放射性粒子，它處於量子疊加態，同時處於衰變和未衰變的狀態，因而我們用概率來表示這兩種狀態：它們分別佔有50%的概率。之後，有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。我們假定這時這隻貓處於了生與死的疊加態，也就是俗稱的宏觀量子態，這時，它既生又死。

接下來，打開盒子，你會看到什麼？你想告訴我是一隻既生又死的貓？可惜，你只能看到一隻活貓或是一隻死貓，這是因為你的觀察對貓造成了影響，你使它從生與死的疊加態坍縮成了一種狀態，它不再既生又死了。

現在再看看那句火星文，是不是對它理解了一些呢？

這個理論乍看上去很是唯心和異想天開，但是，很不幸，觀察者效應正是在實驗中得出的，人們嘗試著去解釋它，但不能，它只好成為一件事實，作為量子力學的基礎之一。

理解了觀察者效應，下面就輕鬆多了。我將再次舉一個宏觀的例子，用以說明量子糾纏的實質。

假想你有一對手套，現在他們由於某種原因處於量子態，你把他們分別裝在兩個盒子里，送給兩個朋友A和B，當A打開盒子，原本處於量子態的手套由於他的觀察坍縮成了左手套，那麼，他立刻便能知道B那的手套是右手套，這時，哪怕B並未打開盒子，那個手套依舊在沒被觀察的情況下坍縮了。

接下來不妨看看量子糾纏的定義：量子糾纏是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象。是不是也能明白一些了？

上面用到的手套的例子其實是愛因斯坦用來反駁量子力學的，因為通過上面的敘述不難發現：兩個手套之間相關聯是一瞬間的事，這違反了愛因斯坦任何信息傳遞的速度都無法超過光速的理論，但事實上，人對信息的獲取與手套間關聯的速度無關，因為A首先要知道以下事實：如果自己接收到的是左手套，那麼B接受到的一定是右手套。我們不能因為這是常識的關係，就忽略了其作為經典信息的本質。

所以，劃重點：量子糾纏不能讓信息超光速傳播！量子糾纏不能讓信息超光速傳播！量子糾纏不能讓信息超光速傳播！

下面這個例子同樣能說明問題，我在這裡心疼一下這位明明說的對卻被無知者噴的同學。

之前一時轟動的量子通信即利用量子糾纏的原理：事先構建一對具有糾纏態的粒子，將兩個粒子分別放在通信雙方，將具有未知量子態的粒子與發送方的粒子進行聯合測量(一種操作)，則接收方的粒子瞬間發生坍塌，坍塌為某種狀態，這個狀態與發送方的粒子坍塌(變化)後的狀態是對稱的，然後將聯合測量的信息通過經典信道傳送給接收方，接收方根據接收到的信息對坍塌的粒子進行幺正變換(相當於逆轉變換)，即可得到與發送方完全相同的未知量子態。（節選自360百科）

量子通信的優勢在於，根據量子糾纏，如果在傳輸信息的過程中有人竊聽，那麼處於量子態的粒子會立即坍縮，從而使信息失效，能夠保證傳遞信息的絕對保密。

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