世界上最奇妙的東西，一生的時間是看不完的；人生最美好的東西，需要去發(fā)現(xiàn)，但也是無限多的。所以我們是幸福的，也是總會有點遺憾的。

量子糾纏也許是你聽過的這個世界上最奇妙的事情，聽過這個事情，也很美。如果能了解它，那就更美不可言了。

首先還是簡單介紹一下什么是量子糾纏。在量子力學(xué)里，當(dāng)幾個粒子在彼此相互作用后，由于各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì)，無法單獨描述各個粒子的性質(zhì)，只能描述整體系統(tǒng)的性質(zhì)，則稱這現(xiàn)象為量子糾纏（quantum entanglement）。

量子糾纏是一種純粹發(fā)生于量子系統(tǒng)的現(xiàn)象；在經(jīng)典力學(xué)里，找不到類似的現(xiàn)象。

假若對于兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質(zhì)，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。

例如，假設(shè)一個零自旋粒子衰變?yōu)閮蓚€以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向，對于其中一個粒子測量自旋，假若得到結(jié)果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結(jié)果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋；更特別的是，假設(shè)沿著兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋，則會發(fā)現(xiàn)結(jié)果違反貝爾不等式；除此以外，還會出現(xiàn)貌似佯謬般的現(xiàn)象：當(dāng)對其中一個粒子做測量時，另外一個粒子似乎知道測量動作的發(fā)生與結(jié)果，盡管尚未發(fā)現(xiàn)任何傳遞信息的機制，盡管兩個粒子相隔甚遠(yuǎn)。

首先大家遇到一個問題的時候，一定要細(xì)致分析。因為問題里面的問題就足以讓你迷糊。

首先就上面的介紹，你必須知道這幾個要點，不然你談不上去理解量子糾纏，那是不可能的事情。

1、量子糾纏是發(fā)生在量子系統(tǒng)。宏觀世界里找不到，但記住是——目前找不到，目前沒有找到。

2、發(fā)生量子糾纏的系統(tǒng)必須是兩個粒子以上的量子系統(tǒng)。你不光要記住粒子數(shù)量的規(guī)定，還得領(lǐng)悟系統(tǒng)這兩個字！談到系統(tǒng)一定要想到整體性！也就是說發(fā)生量子糾纏的粒子，是一個整體！一定是一個整體！

3、還有就是距離問題！發(fā)生量子糾纏的距離問題。這是個要點，很多百科知識，有誤解。讓很多人以為相距很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的粒子，都能發(fā)生量子糾纏。但我要告訴你，不可能的！目前從來沒有研究顯示說一個粒子和一個一光年之外的粒子發(fā)生了量子糾纏。

先來說說為什么量子糾纏發(fā)生的距離是有限的，不是無限遠(yuǎn)【理論上有無限遠(yuǎn)】。

大家看看下面的關(guān)于量子糾纏的新聞實驗：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、彭承志等研究人員的小組早在2005年就在合肥創(chuàng)造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、發(fā)送的世界紀(jì)錄，同時驗證了在外層空間與地球之間分發(fā)糾纏光子的可行性。

2007年開始，中國科大——清華大學(xué)聯(lián)合研究小組在北京架設(shè)了長達(dá)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子態(tài)隱形傳輸，證實了量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基于衛(wèi)星中繼的全球化量子通信網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。該成果已經(jīng)發(fā)表在2010年6月1日出版的英國《自然》雜志子刊《自然·光子學(xué)》上，并引起了廣泛關(guān)注。

從上面的報道中，出現(xiàn)了幾個“可行性”的詞匯，就說明這種傳輸技術(shù)的距離要求是很難的。看看“13公里”“16公里”這些數(shù)字，你就清楚這種距離是有限制的。所以和10光年之外的粒子發(fā)生糾纏，對我們來說還是天方夜譚。而且新聞中也說：“證實了量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層的可行性。”重點還是在“可能性”這三個字上。

所以必須克服對“量子糾纏”的干擾。不然量子糾纏態(tài)解除。而且根本無法實現(xiàn)“控制”這一說，因為“控制”就意味著干擾！

再回到第二點，量子糾纏系統(tǒng)上來。舉一個例子最好了。如下圖。

照射激光束于偏硼酸鋇晶體，會因第二型自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換機制，在兩個圓錐面交集的兩條直線之處，制備出很多偏振相互垂直的糾纏光子對。

看上面的案例，大家應(yīng)該清楚了。量子糾纏發(fā)生的系統(tǒng)是有限制的。不是說隨隨便便就能有的。有“同源”規(guī)則，不可能你隨便拿個手電，我也拿個手電，同時打開之后，光子們自動量子糾纏了。這是不可能的。

量子糾纏就是從EPR之爭，才開始被人重視的。一開始其實是愛因斯坦為了用量子糾纏來證明量子力學(xué)的不完備性。他提出一個隱變量理論。還是簡單給大家回顧一下歷史，請看下文。

1935年，愛因斯坦、博士后羅森、研究員波多爾斯基合作完成論文《物理實在的量子力學(xué)描述能否被認(rèn)為是完備的？》，并且將這篇論文發(fā)表于5月份的《物理評論》。這是最早探討量子力學(xué)理論對于強關(guān)聯(lián)系統(tǒng)所做的反直覺預(yù)測的一篇論文。

在這篇論文里，他們詳細(xì)表述EPR佯謬，試圖借著一個思想實驗來論述量子力學(xué)的不完備性質(zhì)。他們并沒有更進(jìn)一步研究量子糾纏的特性。

薛定諤閱讀完畢EPR論文之后，有很多心得感想，他用德文寫了一封信給愛因斯坦，在這封信里，他最先使用了術(shù)語Verschr?nkung（他自己將之翻譯為“糾纏”），這是為了要形容在EPR思想實驗里，兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之后彼此之間仍舊維持的關(guān)聯(lián)。

不久之后，薛定諤發(fā)表了一篇重要論文，對于“量子糾纏”這術(shù)語給予定義，并且研究探索相關(guān)概念。薛定諤體會到這概念的重要性，他表明，量子糾纏不只是量子力學(xué)的某個很有意思的性質(zhì)，而是量子力學(xué)的特征性質(zhì)；量子糾纏在量子力學(xué)與經(jīng)典思路之間做了一個完全切割。如同愛因斯坦一樣，薛定諤對于量子糾纏的概念并不滿意，因為量子糾纏似乎違反在相對論中對于信息傳遞所設(shè)定的速度極限。后來，愛因斯坦更譏諷量子糾纏為鬼魅般的超距作用。

EPR論文很顯然地引起了眾多物理學(xué)者的興趣，啟發(fā)他們探討量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論。但是除了這方面以外，物理學(xué)者認(rèn)為這論題與現(xiàn)代量子力學(xué)并沒有什么牽扯，在之后很長一段時間，物理學(xué)術(shù)界并沒有特別重視這論題，也沒有發(fā)現(xiàn)EPR論文可能有什么重大瑕疵。

EPR論文試圖建立定域性隱變量理論來替代量子力學(xué)理論。1964年，約翰·貝爾提出論文表明，對于EPR思想實驗，量子力學(xué)的預(yù)測明顯地不同于定域性隱變量理論。概略而言，假若測量兩個粒子分別沿著不同軸向的自旋，則量子力學(xué)得到的統(tǒng)計關(guān)聯(lián)性結(jié)果比定域性隱變量理論要強很多，貝爾不等式定性地給出這差別，做實驗應(yīng)該可以偵測出這差別 。因此，物理學(xué)者做了很多檢試貝爾不等式的實驗。

1972年，約翰·克勞澤與史達(dá)特·弗利曼（Stuart Freedman）首先完成這種檢試實驗。1982年，阿蘭·阿斯佩的博士論文是以這種檢試實驗為題目。他們得到的實驗結(jié)果符合量子力學(xué)的預(yù)測，不符合定域性隱變量理論的預(yù)測，因此證實愛氏的定域性隱變量理論不成立。但是，至今為止，每一個相關(guān)實驗都存在有漏洞，這造成了實驗的正確性遭到質(zhì)疑，在作總結(jié)之前，還需要完成更多精確的實驗。

這些年來，眾多的卓越研究結(jié)果促成了應(yīng)用這些超強關(guān)聯(lián)來傳遞信息的可能性，從而導(dǎo)致了量子密碼學(xué)的成功發(fā)展，最著名的有查理斯·貝內(nèi)特（Charles Bennett）與吉勒·布拉薩（Gilles Brassard）發(fā)明的BB84協(xié)議、阿圖爾·艾克特（Artur Eckert）發(fā)明的E91協(xié)議。

2017年6月16日，量子科學(xué)實驗衛(wèi)星墨子號首先成功實現(xiàn)，兩個量子糾纏光子被分發(fā)到相距超過1200公里的距離后，仍可繼續(xù)保持其量子糾纏的狀態(tài)。

看了上面的量子糾纏相關(guān)歷史，你們肯定有想提問的。我來幫你們問！

1.量子糾纏引導(dǎo)的量子密碼學(xué)為何安全？

2.量子糾纏的距離，都達(dá)到了最新的1200公里了，是不是說它已經(jīng)超光速了？證明相對論是錯誤的。

3.如何理解量子力學(xué)這種“超光速”，是真的超光速嗎？

4.量子糾纏的機制，本質(zhì)是什么？

第一個問題：量子糾纏傳輸為什么安全，很簡單就是因為量子糾纏態(tài)是一個系統(tǒng)，是一個整體。它之所以安全，是因為它無法被干擾，或者侵入。一般侵入或干擾，量子糾纏解除，傳輸終止。量子糾纏不像我們的電腦，受到黑客侵入，電腦還在運行。量子糾纏態(tài)如果受到侵入，就停止了這種狀態(tài)的傳輸。但這里大家要理解“傳輸”這個詞，不是日常我們理解的那樣。把一個東西，送到一個地方。就比如我給你發(fā)一個郵件，這叫傳輸。量子糾纏現(xiàn)在做不到這樣的。

第二個問題：量子糾纏沒有實現(xiàn)真正意義上的超光速，相對論是正確的。

第三個問題：既然量子糾纏沒有實現(xiàn)真正意義上的超光速。那我們該如何理解。

通俗一點解釋可以這樣理解，兩個或兩個以上的粒子的量子糾纏態(tài)是一體的東西，在一個波函數(shù)描述之下，和距離無關(guān)。

就好像是兩個人坐一個蹺蹺板玩。A和B坐在上面的時候，就有了這種超關(guān)聯(lián)聯(lián)系，即糾纏。A下去，B必然上來；相反B下去，A立刻上來。但我們不能說這種聯(lián)系是超距的，也就是不能說A和B之間的變化是超光速完成的。要知道這和A和B之間的距離“無關(guān)”，與他們之間的聯(lián)系態(tài)有關(guān)。

再直白一點簡單一點就是，你不能說你和你自己是有距離的，因為你和你自己本來就是一個人，一體的。哪來的距離？我和你之間才有距離！懂了嗎？就是這個意思。

如果你還不懂，我再舉一個例子。這個例子你要還不能理解。那我就搖頭了。想象力匱乏了。

你的大腦是一個系統(tǒng)，很復(fù)雜，很神奇。這是我們公認(rèn)的。你現(xiàn)在想象一下，你大腦中有兩個粒子。一個叫地球，一個叫太陽。你一躍，不到一秒從地球跳到太陽上了。

現(xiàn)實中光要走8分鐘，你一秒中靠想力里完成了。這叫超光速嗎？其實我要表達(dá)的是你就沒有走距離！重點是理解這個！

之所以想到用這個給大家舉例，是因為有人網(wǎng)絡(luò)新聞文章說心靈感應(yīng)，就是一種量子效應(yīng)。這是種大膽的假設(shè)，這種現(xiàn)象報道了多起。電視上我也見過，專門搜過看的。

你會發(fā)現(xiàn)，所有的這種心靈感應(yīng)案例。多以母親與兒女，多以雙胞胎為案例的。很少有以隔代的，或鄰居間的，或父親的。為什么？

其實還挺值得思考的，但我承認(rèn)這不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

我的思考觀點是這樣：如果兩個人共用過一個身體，或在某種程度上共用過一個大腦，或者也可以說一個系統(tǒng)。那么這種感應(yīng)應(yīng)該要強。那么就符合雙胞胎，符合母親與兒女之間的現(xiàn)象。

因為他們都共同使用過一個生命系統(tǒng)。萬物是有聯(lián)系的，萬物也有輻射。如果這種輻射，這種能量有距離傳輸?shù)倪@種感應(yīng)，那么雙胞胎，以及母親與兒女之間的感應(yīng)是最有超強關(guān)聯(lián)的。和量子糾纏有相似之處。所以這種大膽假設(shè)，我不排斥。并且我就是這樣思考的。

但說這種思考，不嚴(yán)謹(jǐn)。

不嚴(yán)謹(jǐn)是因為人是宏觀的，記住。目前量子糾纏在經(jīng)典力學(xué)還沒有被發(fā)現(xiàn)過。

但記住，即使有一天這種心靈感應(yīng)被認(rèn)為是確定的，實驗證實的。我依然對相對論有信心。因為我在上面說了，我依然認(rèn)為這種心靈感應(yīng)現(xiàn)象是一個整體的。也談不到真正意義上的超光速。

通過上面的幾個例子，也就是說量子糾纏信息傳輸技術(shù)也是有限制的。它必須在這個“蹺蹺板”系統(tǒng)中。

那很多人可能又要打斷其他的人的問題，開始新的發(fā)問：“那什么才是真正意義上的超光速，超光速傳輸？”

很簡單，火箭速度大于光速叫超光速！真正意義上的超光速傳遞是要傳遞有效信息的，攜帶東西的。有人反駁說，你讓火箭超光速，不是開玩笑嗎？怎么可能！你要這樣反駁，我還挺高興，說明你也認(rèn)為不可能。因為一個火箭所攜帶的信息太多，物質(zhì)太多。

那么換一個你認(rèn)為可能不？把一個1G電影傳以超光速傳給任何人，也算。你認(rèn)為可以實現(xiàn)嗎？或者一首歌，超光速傳遞給我。都算傳遞有效信息。如果不能傳遞有效信息，那就不是超光速。那就是沒有傳遞！那就是沒有傳遞！懂了嗎？就是這個意思。你和你的距離是零，你做的任何動作，都不需要你和你之間傳遞。

正像湯衛(wèi)東教授說：量子隱形傳態(tài)，是在一對量子糾纏資源的輔助下，將某個未知量子態(tài)信息傳遞到另外一個地方。傳遞的是信息，而非物質(zhì)。若用“瞬間轉(zhuǎn)移”來形容，轉(zhuǎn)移的也只是量子態(tài)，并不是粒子本身。

現(xiàn)在來回答，最后一個問題：量子糾纏的機制是什么？

首先大家這樣理解：一個量子系統(tǒng)是由幾個處于量子糾纏的子系統(tǒng)組成，而整體系統(tǒng)所具有的某種物理性質(zhì)，子系統(tǒng)不能私自具有，這時，不能夠?qū)ψ酉到y(tǒng)給定這種物理性質(zhì)，只能對整體系統(tǒng)給定這種物理性質(zhì)，它具有“不可分性”。

不可分性不一定與空間有關(guān)，處于同一區(qū)域的幾個物理系統(tǒng)，只要彼此之間沒有任何糾纏，則它們各自可擁有自己的物理性質(zhì)。物理學(xué)者艾雪·佩雷斯（Asher Peres）給出不可分性的數(shù)學(xué)定義式，可以計算出整體系統(tǒng)到底具有可分性還是不可分性。

假設(shè)整體系統(tǒng)具有不可分性，并且這不可分性與空間無關(guān)，則可將它的幾個子系統(tǒng)分離至兩個相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域，這動作凸顯出不可分性與定域性的不同──雖然幾個子系統(tǒng)分別處于兩個相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域，仍舊不可將它們個別處理。在EPR佯謬?yán)?，由于兩個粒子分別處于兩個相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域，整體系統(tǒng)被認(rèn)為具有可分性，但因量子糾纏，整體系統(tǒng)實際具有不可分性，就像一個“蹺蹺板”系統(tǒng)，這是我反復(fù)強調(diào)的。

那這個系統(tǒng)是什么呢？肯定是一種場。從發(fā)生的糾纏粒子“同源”性質(zhì)我們可以有這樣的認(rèn)識。準(zhǔn)確來說，是一種電磁場。

再來看看上面的那幅圖，以便于理解量子糾纏機制。

以上面的量子糾纏為例，我們可以這樣理解。激光就是運動光，光是電磁波。也可以說激光就是運動的電磁場。

理論上電磁場的輻射范圍是無限遠(yuǎn)的。也就說理論上量子糾纏粒子間的距離可以達(dá)到無限遠(yuǎn)。但現(xiàn)實中難以實現(xiàn)，因為場強與距離r是有關(guān)的。我自己根據(jù)上圖畫一個升級版的。圖畫的不好，見諒。方便大家理解。

整體的場就如同這個大喇叭形狀的圖，但量子糾纏對的每一種情況可以單獨視為一個小系統(tǒng)。可以叫“量子微場”，這樣我們把A2和B2的量子糾纏對微場系統(tǒng)叫L，其他兩個分別是L1和L2.

L到L1，到L2的距離是增加的，A1和B1其實是A2和B2到L1的情況。A和B其實又是A1和B1到L2的情況。在這個變化過程中，量子糾纏對粒子之間的距離增大了，量子糾纏對與晶體的距離也增大了。

這就是說理論上而言，量子糾纏對之間的距離可以達(dá)到無限遠(yuǎn)。目前最新的測量1200公里。但現(xiàn)實中不能實現(xiàn)無限遠(yuǎn)。是因為量子糾纏機制很敏感。距離場源越遠(yuǎn)，超強聯(lián)系是遞減的。換句話講就是距離越遠(yuǎn)越容易被干擾，而使得糾纏態(tài)解除。

在這里要強調(diào)，量子微場這個概念，是為了將量子糾纏對看作整體而在大場范圍內(nèi)的運動的設(shè)想。量子微場是包括在大電磁場的范疇內(nèi)的。

這樣我們在測量的時候，為什么會得到兩個粒子相聯(lián)系的現(xiàn)象就好理解了。因為這是一個系統(tǒng)，而兩個粒子運動狀態(tài)數(shù)量是有限的。

兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質(zhì)，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。例如，假設(shè)一個零自旋粒子衰變?yōu)閮蓚€以相反方向移動分離的粒子。沿著某特定方向，對于其中一個粒子測量自旋，假若得到結(jié)果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結(jié)果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋。

為什么會出現(xiàn)這種情況呢。很顯然兩個量子糾纏態(tài)粒子是用一個波函數(shù)來描述的。粒子的運動狀態(tài)態(tài)數(shù)是與自旋有關(guān)的。這種情況就類似將這個量子微場看作一個“費米子”，當(dāng)你對兩個糾纏粒子測量時候，他們不能同時處于同一種運動態(tài)。所以會出現(xiàn)一個上，一個下?；蛞粋€下，兩一個上。其實很好理解，就是同一個人，你可能同時在兩個地方。

所以理解量子微場是很重要的，整體性是不能脫離的。這就是量子糾纏的機制。

所以根據(jù)我的理論，有以下預(yù)測。

1、量子糾纏的粒子間距，還會擴大。不會止于1200公里。但這個距離會有限制。因為干擾無法避免。這是客觀上的。

2、量子糾纏屬實不能說明量子力學(xué)的不完備性。事實上完備性才是不存在的。我這樣說不是說世界或量子體系是不確定的。是因為我們無法掌握完備性的所有因素，所以理論無論從實驗，還是數(shù)據(jù)來看，都是不完備的。但世界的確定性，已經(jīng)包含在世界規(guī)律邏輯之中的??！你一定要理解這句話，才能理解為什么世界是確定的。

就像維特根斯坦在《邏輯哲學(xué)》中說的，一個事件發(fā)生了，一定是這種發(fā)生的條件早就包含在邏輯之中了。

3、看到過用量子糾纏研究時間的論文，量子糾纏和時空有聯(lián)系，但要探究時間的本質(zhì)。用量子糾纏還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。甚至說不是主要矛盾，所以時間不應(yīng)該以此為主線研究。時間是客觀存在的，時間是能量物質(zhì)，在引力場中的位置以及運動速度的應(yīng)變度量過程。在我們沒有對量子和宏觀世界的界限做出判定之前，時間體系就不應(yīng)該一分一二。

4、量子糾纏和夸克禁閉是狀態(tài)相反的兩種狀態(tài)。量子糾纏隨距離變大，超強關(guān)聯(lián)性減弱。夸克禁閉相反，隨著距離增大，超強關(guān)聯(lián)性增加。所以強相互作用力，最大。

以上就是我對量子糾纏的認(rèn)識和理論。我知道再寫2萬字，也還能有很多延伸。我們的認(rèn)識永遠(yuǎn)是深化的。