請問量子糾纏究竟是什麼原理呢？

量子糾纏（quantum entanglement），或稱量子纏結，是一種量子力學現象，是1935年由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出的一種波。簡單的說，量子糾纏就是在兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象，雖然粒子在空間上可能分開，但影響不變。糾纏是關於量子力學理論最著名的預測。它描述了兩個粒子互相糾纏，即使相距遙遠距離，一個粒子的行為將會影響另一個的狀態。當其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態發生變化，另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。

由於量子的這種特特性，一些人們認為，量子傳輸可以實現瞬間傳輸，比如在三十萬公里的地方，兩個糾纏著的量子在這頭測量了一個，狀態發生了變化，另一個對應馬上也會發生相應的變化，這種傳輸是即時的，光速要1秒，量子則是說到曹操曹操就到，立刻，所以是超過光速的，有人認為超過光速幾千倍，有人認為超過一萬倍，還有的認為更多。

但這個結果是不是突破了愛因斯坦相對論提出的光速限制理論呢？事實並非如此。研究表明，量子糾纏狀態及其影響並不能按照光速理論來解釋，它們原本是在一起的有著相同特性的粒子，把它們分開後還保存著這種特性而已。測量它們的一方，另一方表現出相同的狀態，不是通過我們世界的時空來傳輸的，而是通過一個看不見摸不著而且永遠也不可能弄清的方式進行糾纏的。根據玻姆理論的預言，儘管它為粒子找回了軌跡，但卻是一條永遠不可見的軌跡，理論中引入的隱變數—粒子的確定的位置和速度都是原則上不可測知的。人們永遠無法知道粒子實際的運動軌跡，但對它們的測量將總是產生與量子力學相一致的結果。正像愛因斯坦預言的那樣，量子糾纏是「鬼魅似的遠距離作用」，「上帝不擲骰子。」玻爾卻說，「親愛的愛因斯坦不要指揮上帝做什麼。」所以，就像時空膨脹理論提出的超光速一樣，量子糾纏理論同樣不能動搖愛因斯坦的宇宙光速限制理論。至少目前是這樣。

根據量子的這種特性，目前比較快的運用前景是通訊技術和計算機的改進。量子糾纏技術是安全的傳輸信息的加密技術，與超光速傳遞信息無關。儘管知道這些粒子之間「交流」的速度很快，但我們卻無法利用這種聯繫以如此快的速度控制和傳遞信息。事實上，人們運用更多的是量子鬼魅般的隱形傳輸特性，無法破解的保密性。因此愛因斯坦提出的規則，也即任何信息傳遞的速度都無法超過光速，仍然成立。

這個問題涉及到很多東西，基本都是可以動搖物理大廈基礎的，例如量子力學的完備性，光速是不是可以超越還有那隻不死不活的貓，當然還有人說這和心靈感應有關。

愛神一輩子做了三件小事，一是狹義相對論，一是廣義相對論，還有一個就是專業懟量子學派，在和量子學派交鋒過程中，大神玻爾見招拆招，破解了不少愛神對量子力學的質疑，也極大地推進了量子力學，但是對於EPR悖論，卻讓玻爾頭疼不已。

愛神一直看量子力學不爽，雖然他也是量子力學的奠基人，聲稱「上帝不擲骰子」，於1935年聯合波多爾斯基、羅森提出了EPR悖論，注意啊，不是ERP,是EPR，就是他們三個名字的首字母，E就是愛神。

EPR悖論主要針對的是測不準原理，如果把一個粒子分成兩塊，一塊為A，一塊為B，他們就開始運動，過一段時間，測量A的位置，根據測不準原理，是不能測得其動量的，但是我們可以測B的動量，根據動量守恆定理，就可以知道A的動量了，那麼這麼說豈不是同時知道了A的動量和位置了。

有點糊塗是吧，還是說通俗點吧，假設愛神有一雙手套，一個寄給了一萬光年之外玻爾，一個自己留著，在玻爾打開快遞的同時，玻爾看到了一隻左手套，那麼玻爾就立即知道了愛神手中的是右手套，就是說玻爾在一瞬間就知道了一萬光年之外的信息，這是不可能的，因為光速不可超越。

EPR悖論提出後，愛神的小弟泡利不由得心中大喜，泡利雖然是量子學派的大神，但是一直以愛神繼承人自居，看到量子力學遭遇困境，自是喜不自勝，立即要求海森堡提出解釋，測不準原理就是海森堡提出的，他不解釋誰解釋，海森堡沉吟良久，寫了一篇草稿，但是沒有發表。

薛定諤表示愛神說的有道理，還火上澆油，提出了薛定諤的貓來助陣，這都一群什麼人啊。

眼瞅著量子學派分崩離析，作為掌門人的玻爾心如湯煮，趕緊回應，再不回應，量子學派就集體追隨愛神了，他這半個武林盟主就幹不成了。

玻爾說「測量的動作會造成不可避免的物理干擾」，這是量子力學的老論調了，還是打個比方，經典物理學家就好比在看戲的觀眾，無論怎麼叫好都不會影響劇情的發展，這倒是真的，沒聽說過觀眾一聲喝彩，楚霸王就不自刎了，跨上烏騅，就把韓信反推了，而現代物理學家就好比在看球賽，全場歡呼會影響球員的發揮狀態的，這也沒錯，所以現在足球比賽都分主場客場就是這個道理。

可是這個還是說不通啊，因為愛神做的是思想實驗，根本就沒有干擾的問題，就好像我們在電視前看足球比賽直播，你再怎麼喊，就算砸了你家電視，也不會影響現場效果的。

玻爾琢磨了一下，繼續說，被測量的微觀粒子和測量儀器構成一個整體，測量粒子A的位置的儀器可以測得A的位置，從而知道B的位置，但是因為不能測量A的動量，所以也就不能測得B的動量。

聽起來更糊塗了是吧，確實是，因為玻爾自己也不清楚。

這就是所謂的量子糾纏，起因是愛神認為量子力學是一個不完備的理論，在量子力學後面還存在著一個更完備的理論，而量子力學只是一個近似理論，愛神，你好傲嬌啊。

愛神和玻爾爭論了後半生，誰也沒說服誰，估計在天堂倆人還在爭論不休。

之後提出了很多解釋，例如玻姆隱變數、貝爾不等式等，但是都沒有很好的解釋清楚。

量子糾纏其根本已經超越了物理學範疇，進入了哲學領域，所以說什麼心靈感應了，神了都被提了出來。

但是結果到底是誰正確呢？愛神這次還真錯了。

物理學家嘛，說不清楚，咱就做實驗，實驗證明這種幽靈般的糾纏是存在的，目前最著名的就是墨子號量子衛星的量子糾纏實驗。

這麼說來，是不是光速可以超越了呢？

光速當然可以超越，愛神從來沒有說過光速不可超越，愛神說的是質量和信息不能超越光速，就是說量子糾纏可以存在，但是對於信息傳遞卻沒有什麼用，即便知道了量子糾纏現象，但是要知道其含有的信息含義，還需要時間分析解釋，有這個時間，信息已經傳輸過來了。

量子通信要的並不是超光速，而是其保密性，即便截獲了信號，但是你不能觀察啊，薛定諤的貓表示你不知道我是死是活，只要一觀察，波函數就塌陷，那還看個什麼勁啊。

不好意思，勉力解釋了一下，不過也沒有說太清楚，這個事情誰能說清楚呢？說不定真的只有上帝才清楚。

答：量子糾纏的本質原因，就是量子力學的不確定性原理。

要理解量子糾纏的瞬時性，首先要正確理解不確定性原理。

不確定原理是哥本哈根詮釋的基本原理之一，明確要求量子不確定原理的內秉性，並指出一個粒子的位置和動量不可同時測得，兩者的不確定性必須滿足：

在上世紀，哥本哈根學派克服各種嚴峻的挑戰，最終成為量子力學的正統詮釋，現在，我們提到量子力學，基本就是默指的哥本哈根詮釋。

但其他詮釋並未自暴自棄，依然堅守著自己的最後防線，這裡面就有愛因斯坦支持的隱變數詮釋，為了論證哥本哈根詮釋的不完備性，在1935年，愛因斯坦聯合波多爾斯基和羅森，共同在《物理評論》（Physics Review）雜質上發表了題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎？》的論文，既大名鼎鼎的-EPR悖論。

EPR內容簡述：總自旋為零的粒子對A和B，使其自發分開足夠遠的距離，然後我們單獨測量A的位置和B的動量，那麼我們就可以利用物理定律反推B的位置和A的動量，從而A和B的位置和動量我們都可以精確確定，而哥本哈根詮釋是不允許這樣的情況出現的。

愛因斯坦在EPR悖論指出，因為A、B相聚足夠遠，我們對其中一個粒子某個物理量的測量，不會對另外一個粒子同樣物理量造成影響，既所謂的定域性；除非有某種超距作用，否則EPR必定造成不確定原理的破缺，以此來論證哥本哈根詮釋是不完備的。

當時哥本哈根詮釋回答不了這個問題，過了幾十年後，這個問題就成了量子糾纏，而且得到實驗的證明，尤其是無漏洞的貝爾實驗。

對量子糾纏的信息傳遞，需要說明的三點是：

1、量子糾纏本身並不能傳遞有效信息，關鍵詞是「本身」。

2，量子糾纏是瞬時的，理論上不需要傳播時間。

3，量子糾纏需要介質嗎？這點不好說，至今還在爭論不休。

好啦！我的答案就到這裡，喜歡我們答案的讀者朋友，記得點擊關注我們——艾伯史密斯！

如果我能回答的了這個問題，那麼我的名字將會出現在今年諾貝爾物理學獎的名單中。連愛因斯坦都沒有給量子糾纏一個合理的解釋，你覺得在頭條上還會有比愛因斯坦更牛逼的人物嗎？

愛因斯坦對量子糾纏的解釋是，其實兩個處於糾纏狀態的粒子，其實就如同兩隻手套。當你把兩隻手套放到兩個盒子里，一個盒子放到南極，一個放到北極。那麼你在北極打開一個盒子後，你就知道南極的盒子里的手套是左手還右手。也就是說愛因斯坦認為，量子糾纏是兩個已定的狀態，並非會跟隨一個粒子的改變而改變。

但事實卻並非如此，因為有科學家已經證明了這點，也就是說愛因斯坦的觀點是不正確的，量子糾纏是一個粒子跟隨另外一個粒子改變的。假如糾纏的兩個粒子，a粒子逆時針旋轉，那麼b粒子順時針旋轉，其中a位於月球，b位於火星，如果你讓a改成順時針，那麼b會立馬逆時針，是立馬，也就是說瞬間。

他倆的關係，估計目前只有月老能解釋吧。

施郁

（復旦大學物理學系教授）

謝謝悟空小助手邀請。

量子糾纏是指量子態的一種性質。它是量子力學疊加原理的後果。 而量子態，即「量子狀態」，是量子力學的中心概念。

比如，光有個性質叫偏振，代表了電場振動方向，它總是位於與傳播方向垂直的平面上。如果偏振方向沿著這個平面上的一個特定方向，這種光就是線偏振光，偏振方向沿著這個特定方向。 非偏振的自然光透過偏振片，可以產生偏振方向沿著透光軸的線偏振光。

如果讓線偏振光垂直入射一個偏振片，它透過的強度是原來強度的x2，這個x是個不大於1的數，由光的原來的偏振方向與偏振片的透偏方向決定。

現在，假如讓這束光越來越稀疏，最後可以使得組成這束光的光子一個一個打到偏振片上。 這些光子的偏振方向就是這束光的偏振方向。每個光子打到偏振片上時，它有可能能通過偏振片，也可能不能通過如果你統計一下，有多少光子通過，有多少沒有通過，就會發現，通過的光子占打到偏振片的光子總數的比例是x2。

我們說，原來這些光子每個都處於一個偏振量子態，它是沿著偏振片透偏方向的量子態與垂直於偏振片透偏方向的量子態的疊加態。

而量子糾纏是兩個或兩個以上的量子子系統構成的整體的量子態性質。比如兩個光子（有可能相距很遠），它們共同處於這樣兩個態的疊加態，其中一個態中，每個光子的偏振都沿著某個方向，在另外一個態中，每個光子的偏振都垂直於某個方向。

但是量子糾纏不可以超光速傳遞信息。

科學界目前對量子糾纏的原理並不確定，只是發現了量子糾纏現象而已。如果量子糾纏的原理奧秘被揭開了，將會引起科學界很大的震動，也有可能會顛覆我們目前的世界觀。

關於量子糾纏現象的描述，前面的大神們已經描述的很詳盡了，在此就不再重複了。僅就題主的描述提出一點糾正：「量子經過配對組合後……」量子糾纏現象不是將量子配對組合後發生的現象，而是原本就屬於同一系統的一對同類粒子，將之分開觀察而已。

量子通訊的應用，讓普通大眾理解成了量子糾纏原理的直接應用。目前通訊領域應用到的量子力學的理論，僅只是通訊加密技術，利用的是量子的測不準原理，量子的疊加態複雜度遠高於傳統的密碼編製而已。並不能直接通過量子糾纏直接傳遞完整信息。

個人認為要真正揭開量子糾纏的原理，需要從源頭上改變方向——基礎哲學觀上做出改變。將唯物主義與唯心主義統一做出融合（並非是向唯心主義靠攏），放開唯物主義的一些既有禁錮，將研究方向向意識、生物場能與環境之間的互相作用、物質與能量轉換關係等關鍵問題著重力量。

非此即彼的對立哲學觀，會禁錮和狹隘化科學精神，不利於科學突破現有瓶頸。

這個問題，應該有通俗的解釋，不必搞得神乎其神。我的解釋如下。

其一，根據德布羅意波長公式：λ=h/mv，h是普朗克常數，m是粒子、天體的質量，v是其速度。例如：設核外電子速度v=2×10^6：其波長λe≈6.63×10^-34/(9.1×10^-31×2×10^6)=0.364×10^(-34+31-6)=3.64×10^-12m，而電子的康普頓波長：λc≈2.4×10^-12m。二者幾乎相同。給出這個具體計算的動機，是要說明，任何物質，都有波粒二象性，都可以看成量子。

▲兩個同頻率的量子糾纏之示意圖

其二，糾纏(entanglement)，就是持續性相互作用、相互影響。相當於數學集合論的交集(∩)。不同波長量子之間，可能有極小的相互影響，但絕不會相互糾纏。例如：機械波與電磁波之間不可能相互糾纏。穿梭子彈與運動電子的兩個波長，不可能相互糾纏。

▲兩個同頻音叉振子發出的聲波的共振實驗

相同波長的量子，由於共振效應，就一定會發生糾纏，其糾纏強度，隨著距離增大而漸弱。例如從同一高頻發生器發射的兩個伽瑪光電子之間，就有量子糾纏。

▲據說，德國士兵步伐太整齊，震踏了橋。

其三，量子糾纏的適用距離，大約是102km數量級。墨子號衛星與地面之間的兩個量子收發站，之間的量子通訊原理，大致如此。

▲墨子號衛星與地面之間的量子通訊圖景

「量子糾纏」這個名字是1935年薛定諤起的，就是那個著名的養貓人。

在量子力學裡，當幾個粒子在彼此相互作用後，由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質，無法單獨描述各個粒子的性質，只能描述整體系統的性質，則稱這現象為量子糾纏。

但在此前，著名的EPR佯謬就論述了此事。

而這背後則牽涉了，愛因斯坦與波爾關於量子力學的大論戰。上帝不擲骰子就是這場論戰的著名名言。

假若對於兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發現量子關聯現象。

假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向，對於其中一個粒子測量自旋，假若得到結果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋；更特別地是，假設沿著兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋，則會發現結果違反貝爾不等式；除此以外，還會出現貌似佯謬般的現象：當對其中一個粒子做測量，另外一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果，儘管尚未發現任何傳遞信息的機制，儘管兩個粒子相隔甚遠。

這樣的解釋是在無法滿足愛因斯坦，他認為這種行為違背了定域實在論，並稱之為「鬼魅般的超距作用」，他認為量子力學的標準表述不具完備性，其背後必定還有更深層次的理論。為此在論戰中，他設計了一個又一個的思想實驗企圖攻破哥本哈根學派的陣營。但結果都被一一化解，似乎只留下了薛定諤的貓。

量子糾纏是很熱門的研究領域。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小鑽石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現象。不過如今物理學者仍舊不清楚量子糾纏的基礎機制。

量子糾纏是量子世界的一種令人驚奇的現象，很多人包括許多科學家都認為其不可思議。量子糾纏首先是科學家推測出的量子特性，後被科學家在實驗室中實現並證實，而且利用量子糾纏實現了隱形傳態，最近中國科學家(中國科學技術大學潘建偉研究組)甚至實現了超過百公里的量子隱形傳態。但產生量子糾纏的原因，科學家基於什麼來推測存在量子糾纏現象在目前介紹量子糾纏的科普著作中卻鮮有提及。我理解，一種可能是量子糾纏最初源於泡利不相容原理，泡利不相容原理不允許存在兩個具有完全相同量子態的粒子，這意味著必然存在一種調節粒子的量子態使其與其它粒子的量子態有所不同的機制，這種機制將導致量子糾纏(這種最初意義上的量子糾纏與目前實驗實現的量子糾纏不太一致)。這種量子糾纏本質上需要超距，否則在理論上會導致糾纏間的混亂。 而且，按量子力學，這個角度來說我們都是不存在，只有去觀測，那才能存在。

量子糾纏其實就是三個原理，一個是快速，他的傳輸速度就是光速，但有時距離除以人的判斷時間是超過光速的，另外一個就是有規律的糾纏態，就好象一雙鞋子一隻左一隻右，只不過你可以用光速把其中一隻扔到美國，另一隻你就留在中國，你只要去查看留在中國的這隻鞋子到底是左邊的還是右邊的，便知道留在美國的是右邊的還是左邊的，如果你用50雙不同顏色不同大小不同性別的鞋子做試驗，將50雙鞋子分別一分為二，將其中的一隻合計共50隻以光速扔到美國，然後你去查看留在中國的另外50隻到底是左邊還是右邊是男的還是女的，是大人還是小孩是紅色還是綠色，這樣你便知道留在美國的分別是什麼款式的鞋子，三是保密性，在這同時，只要有人在太平洋上空實施攔截干擾，在美國接收端的影像就會象鬧鐘的指針一樣發生旋轉偏移或報警，如果把很多有用信息捆綁在這一隻只鞋子上，人們就可以用來進行信息的保密傳輸。這只是一個比方，量子糾纏就是這樣的大致原理，人們可以利用這種原理，開發一種機器，這種機器是用於信息傳遞的良好平台。另外一個方向就是量子計算機，除了具有前面三個方面的特性外，還有一個疊加態的信息學上的特性，就好比我們原先可以在一個位置放2隻鞋，現在可以放2雙鞋，需要用的時候隨機拿一雙鞋子出來用，如果有三個位置就可以放6雙也即十二隻鞋，但有三個4相乘等於64種選擇，如果有50個位置，就有4的50次乘方這麼多種選擇，這就是一台50個量子比特計算機的中心處理器的容量，也可以說可以同時進行這麼多次的並行計算，量子計算機的難點在於如何去操控這麼多的量子位，這需要尖端操控技術，還有就是配套軟體及電子設備都要另起爐灶重新開發