2019年7月，量子糾纏（兩個(gè)光子）照片首次公布

2019年4月，宇宙黑洞（質(zhì)量為太陽(yáng)的65億倍）照片首次公布

量子糾纏和宇宙黑洞，一個(gè)極小，一個(gè)極大，照片看上去卻有點(diǎn)相似。宇宙黑洞的照片再次明白無(wú)誤地驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論；而量子糾纏的照片，再次徹底否定了愛(ài)因斯坦的局域理論。但在理解與否定愛(ài)因斯坦提出的佯謬（Einstein-Podolsky-Rosen）——量子糾纏的理論淵源——的過(guò)程中，科學(xué)家開(kāi)創(chuàng)了量子信息學(xué)，包括量子通訊和量子計(jì)算。

量子計(jì)算機(jī)是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的推廣，利用量子糾纏效應(yīng)，可以疊加傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的所有狀態(tài)，作出所有可能的變換，也就是說(shuō)所有相對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)計(jì)算可以同時(shí)并行完成，按照一定的概率疊加起來(lái)輸出。量子計(jì)算是日新月異的研究領(lǐng)域，今年年初IBM推出IBM System One，第一代商用量子計(jì)算機(jī)，用戶(hù)可以通過(guò)云計(jì)算使用它進(jìn)行科學(xué)研究，雖然它的速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，但未來(lái)的潛力無(wú)限。

有趣的是，人腦可能也是量子計(jì)算機(jī)，利用量子糾纏現(xiàn)象工作，因此才如此高效，以極低的能耗和體積，作出與當(dāng)今世界最先進(jìn)的龐然大物超級(jí)電子計(jì)算機(jī)相當(dāng)?shù)挠?jì)算速度和計(jì)算量，雖然其具體工作機(jī)制和物質(zhì)目前還不清楚。愛(ài)因斯坦那令人驚嘆的大腦，也許是量子深度糾纏的結(jié)果，疊加出常人無(wú)法進(jìn)入的一個(gè)非同尋常的世界。

量子糾纏也被認(rèn)為是破解時(shí)間之謎的鑰匙。物理學(xué)的基本定律，都是正反時(shí)間對(duì)稱(chēng)的，無(wú)法分辨時(shí)間向前或退后。而實(shí)際測(cè)量到的時(shí)間，總是流向前方，從來(lái)沒(méi)有人能夠回到過(guò)去（進(jìn)入未來(lái)是可以的）。物理學(xué)家對(duì)此非常困惑，只能從熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)分布來(lái)理解時(shí)間之箭，雖然每個(gè)微觀過(guò)程都在時(shí)間上可逆。

Seth Lloyd 在1988年提出一個(gè)猜想，認(rèn)為量子糾纏是時(shí)間單一流向的源頭：時(shí)間的流向來(lái)自粒子之間的關(guān)聯(lián)和疊加之不可逆——量子糾纏效應(yīng)的結(jié)果。之后物理學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了深入研究，提出微觀粒子由于相互作用而形成的量子糾纏，導(dǎo)致能量在整個(gè)環(huán)境中的散布與平衡，顯示出時(shí)間的流向。

有物理學(xué)家提出，時(shí)間是一種從量子糾纏衍生出的現(xiàn)象，從而能將量子力學(xué)與廣義相對(duì)論連在一起，完成愛(ài)因斯坦花了最后30年時(shí)間卻失敗了的大統(tǒng)一理論。然而早期（1960年代）這一嘗試的巨大困難，在于不能將時(shí)間納入量子引力理論，導(dǎo)致著名的時(shí)間問(wèn)題。1983年，Page和Wooters提出一個(gè)方案，利用量子糾纏來(lái)度量時(shí)間。由于技術(shù)障礙，直到2013年這個(gè)想法才被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，這一研究領(lǐng)域尚在雛形。

目前不僅光子、電子一類(lèi)的微觀粒子，而且分子、富勒烯，甚至小鉆石這些介觀粒子，都被成功地觀測(cè)到量子糾纏現(xiàn)象。從理論上來(lái)說(shuō)，量子糾纏也能發(fā)生在兩個(gè)宇宙黑洞之間，而后如果這兩個(gè)糾纏的黑洞分開(kāi)，就可以形成一個(gè)連接二者的“蟲(chóng)洞” 。因此宇宙蟲(chóng)洞實(shí)際上是宏觀尺寸的量子糾纏現(xiàn)象。我們知道，透過(guò)蟲(chóng)洞可以做瞬時(shí)的空間轉(zhuǎn)移或者時(shí)間旅行——當(dāng)代科幻小說(shuō)的重要主題之一，然而迄今為止，還未觀測(cè)到蟲(chóng)洞存在的切實(shí)證據(jù)。

在此理論基礎(chǔ)上，物理學(xué)家進(jìn)一步提出，愛(ài)因斯坦的引力場(chǎng)方程不是對(duì)引力的最基礎(chǔ)描述，引力的本源來(lái)自量子糾纏。在糾纏粒子生成的同時(shí)，蟲(chóng)洞也生成了。微觀粒子的糾纏形成極其細(xì)微的蟲(chóng)洞，而宏觀物體之間的糾纏，或者無(wú)數(shù)微觀粒子糾纏的疊加，導(dǎo)致宏觀蟲(chóng)洞在第五維時(shí)空產(chǎn)生。根據(jù)全息原理，所有第五維的事件都可以轉(zhuǎn)換為其在四維時(shí)空的對(duì)應(yīng)事件。理論家認(rèn)為第五維時(shí)空的宏觀蟲(chóng)洞，可以轉(zhuǎn)換為四維時(shí)空的彎曲。

因此引力以及質(zhì)量彎曲時(shí)空的能力來(lái)自于量子糾纏。目前引力被愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程精確地描述，尚未發(fā)現(xiàn)任何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象偏離這個(gè)方程的預(yù)言。未來(lái)的量子引力理論，應(yīng)該能夠顯示這一點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)與基于經(jīng)典物理的愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程不同計(jì)算結(jié)果的宇宙現(xiàn)象。