首张量子纠缠图像（量子纠缠必须是一对吗）

本文目录

• 量子纠缠必须是一对吗
• 人类历史上第一张量子纠缠照片是什么时候拍摄的
• 量子纠缠退相干
• 首次实现宏观量子纠缠，科学家找到了爱因斯坦口中的“鬼魅”
• 有没有哪位高手知道量子纠缠是怎样超越空间和时间达到瞬间感应的
• 量子纠缠现象是否暗示了一个“反宇宙”的存在
• 日本理化研究所科学家发现硅片上的三量子比特纠缠态
• 首张量子纠缠图曝光，量子纠缠具体是什么东西

量子纠缠必须是一对吗

在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠（quantum entanglement）。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。1935年，在普林斯顿高等研究院，爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的？》，并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论对于强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里，他们详细表述EPR佯谬，试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。薛定谔阅读完毕EPR论文之后，有很多心得感想，他用德文写了一封信给爱因斯坦，在这封信里，他最先使用了术语Verschränkung（他自己将之翻译为“纠缠”），这是为了要形容在EPR思想实验里，两个暂时耦合的粒子，不再耦合之后彼此之间仍旧维持的关联。不久之后，薛定谔发表了一篇重要论文，对于“量子纠缠”这术语给予定义，并且研究探索相关概念。薛定谔体会到这概念的重要性，他表明，量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质，而是量子力学的特征性质；量子纠缠在量子力学与经典思路之间做了一个完全切割。如同爱因斯坦一样，薛定谔对于量子纠缠的概念并不满意，因为量子纠缠似乎违反在相对论中对于信息传递所设定的速度极限。后来，爱因斯坦更讥讽量子纠缠为鬼魅般的超距作用。EPR论文很显然地引起了众多物理学者的兴趣，启发他们探讨量子力学的基础理论。但是除了这方面以外，物理学者认为这论题与现代量子力学并没有什么牵扯，在之后很长一段时间，物理学术界并没有特别重视这论题，也没有发现EPR论文可能有什么重大瑕疵。EPR论文试图建立定域性隐变量理论来替代量子力学理论。1964年，约翰·贝尔提出论文表明，对于EPR思想实验，量子力学的预测明显地不同于定域性隐变量理论。概略而言，假若测量两个粒子分别沿着不同轴向的自旋，则量子力学得到的统计关联性结果比定域性隐变量理论要强很多，贝尔不等式定性地给出这差别，做实验应该可以侦测出这差别。因此，物理学者做了很多检试贝尔不等式的实验。首张量子纠缠图像1972年，约翰·克劳泽与史达特·弗利曼（Stuart Freedman）首先完成这种检试实验。1982年，阿兰·阿斯佩的博士论文是以这种检试实验为题目。他们得到的实验结果符合量子力学的预测，不符合定域性隐变量理论的预测，因此证实定域性隐变量理论不成立。但是，每一个相关实验都存在有漏洞，这造成了实验的正确性遭到质疑，在作总结之前，还需要完成更多精确的实验。这些年来，众多研究结果促成了应用这些超强关联来传递信息的可能性，从而导致了量子密码学的成功发展，最著名的有查理斯·贝内特（Charles Bennett）与吉勒·布拉萨（Gilles Brassard）发明的BB84协议、阿图尔·艾克特（Artur Eckert）发明的E91协议。2017年6月16日，量子科学实验卫星墨子号首先成功实现，两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离后，仍可继续保持其量子纠缠的状态。2018年4月25日，芬兰阿尔托大学教授麦卡﹒习岚帕（Mika Sillanpää）领导的实验团队成功地量子纠缠了两个独自震动的鼓膜。每个鼓膜的宽度只有15微米，约为头发的宽度，是由10个金属铝原子制成。通过超导微波电路，在接近绝对温度（-273.15摄氏度）下，两个鼓膜持续进行了约30分钟的互动。这实验演示出宏观的量子纠缠。假设一个零自旋中性π介子衰变成一个电子与一个正电子。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动。电子移动到区域A，在那里的观察者“爱丽丝”会观测电子沿着某特定轴向的自旋；正电子移动到区域B，在那里的观察者“鲍勃”也会观测正电子沿着同样轴向的自旋。在测量之前，这两个纠缠粒子共同形成了零自旋的“纠缠态” ，是两个直积态（product state）的叠加，以狄拉克标记表示为其中， 分别表示粒子的自旋为上旋或下旋。在圆括弧内的第一项表明，电子的自旋为上旋当且仅当正电子的自旋为下旋；第二项表明，电子的自旋为下旋当且仅当正电子的自旋为上旋。两种状况叠加在一起，每一种状况都有可能发生，不能确定到底哪种状况会发生，因此，电子与正电子纠缠在一起，形成纠缠态。假若不做测量，则无法知道这两个粒子中任何一个粒子的自旋，根据哥本哈根诠释，这性质并不存在。这单态的两个粒子相互反关联，对于两个粒子的自旋分别做测量，假若电子的自旋为上旋，则正电子的自旋为下旋，反之亦然；假若电子的自旋下旋，则正电子自旋为上旋，反之亦然。量子力学不能预测到底是哪一组数值，但是量子力学可以预言，获得任何一组数值的概率为50%。粒子沿着不同轴向的自旋彼此之间是不相容可观察量，对于这些不相容可观察量作测量必定不能同时得到明确结果，这是量子力学的一个基础理论。在经典力学里，这基础理论毫无意义，理论而言，任何粒子性质都可以被测量至任意准确度。贝尔定理意味着一个事实，一个已被实验检试的事实，即对两个不相容可观察量做测量得到的结果不遵守贝尔不等式。因此，基础而言，量子纠缠是个非经典现象。不确定性原理的维持必须倚赖量子纠缠机制。例如，设想先前的一个零自旋中性π介子衰变案例，两个衰变产物各自朝着相反方向移动，分别测量电子的位置与正电子的动量，假若量子纠缠机制不存在，则可借着守恒定律预测两个粒子各自的位置与动量，这违反了不确定性原理。由于量子纠缠机制，粒子的位置与动量遵守不确定性原理。从以相对论性速度移动的两个参考系分别测量两个纠缠粒子的物理性质，尽管在每一个参考系，测量两个粒子的时间顺序不同，获得的实验数据仍旧违反贝尔不等式，仍旧能够可靠地复制出两个纠缠粒子的量子关联。

人类历史上第一张量子纠缠照片是什么时候拍摄的

随着人类科技的不断发展，人类慢慢发现我们生活的宇宙存在很多非常震撼的现象，就比如黑洞，爱因斯坦在相对论里面预言这是一种看不见摸不着的神秘天体，而现代科学家不仅证实黑洞真的存在，而且还拍摄到人类历史上第一张黑洞照片，2019年4月12日科学家在世界上公布人类历史上拍摄到的第一张黑洞照片，立刻引发强烈关注，网友们都纷纷表示，原来传说中的黑洞是这样的，也没有什么特别的地方，有点像煤球燃烧时候的状态，不过那张黑洞照片科学家进行了模糊化处理，真实清晰的黑洞照片远比人们想象的要震撼。

第一张黑洞照片清晰化效果

第一张量子纠缠照片

因为它具有极强的引力，它可以撕碎任何天体，可以吞噬光，科学家没有把这些现象给拍摄到（毕竟以现在的技术也拍不到，只能拍个大概的轮廓），如果人类未来有技术能够以视频的形式展示黑洞的实时状态，那才是真正的震撼，因为我们可以观看黑洞撕碎恒星、吞噬阳光时的景象。可能是黑洞的影响力太大，整个2019年人们都在讨论黑洞的问题，而忽略了科学家取得的另一个伟大成就，2019年7月份，科学家公布了一张可以媲美黑洞照片的宇宙现象照片，那就是人类历史上第一张量子纠缠照片，同第一张黑洞照片一样，这张量子纠缠照片也是人类第一次成功拍摄到这种神秘现象的照片。

第一张黑洞照片与第一张黑洞照谁更震撼，当然是量子纠缠照片

照片显示， 两个像豌豆形状的模糊白色物体非常整齐的形成对称的状态摆在一起，在常人眼里看不出有什么科学的味道，反而给人一种像“幽灵般”的惊悚感，让人感觉有点害怕，当然如要想看懂这张照片，就需要弄懂一个新诞生的理论，那就是量子力学理论，在量子理论中存在一种神秘的量子纠缠现象，量子纠缠现象被爱因斯坦称作为“鬼魅般的现象”。

科学家从不同角度拍摄到的量子纠缠现象

所谓量子纠缠就是两个物体无论距离多远，甚至处于不同的宇宙时空，但是只要产生量子纠缠现象，他们就能够保持一模一样的状态和变化，有点像平时我们所说的双胞胎心灵感应一样，有可能心灵感应就是一种量子纠缠作用产生的结果，如果你还不了解量子纠缠含义，那么可以做一个比较通俗易懂的比喻：你在包里面放两个一模一样的袜子，平时你有强迫症，左脚穿的袜子不会再给右脚穿，而右脚穿的袜子也不会再穿到左脚，有一天你把那只穿左脚的袜子落在家里去学校了，到了学校你不知道你拿的袜子到底是穿在左脚还是穿在右脚的，这个时候你只能一个个尝试，当你把右脚穿的袜子穿在左脚的时候，你会发现左脚竟然出现两层袜子，而当你把袜子穿在右脚的话，刚好左脚也会出现一个袜子的虚像，由此可以确定这只袜子是穿在右脚的，量子纠缠就是这样的原理，一个时空的物体发生变化，另一个时空的物体也会产生变化。

量子纠缠现象就是两个不同空间粒子做相同运动

如今科学家拍摄到历史上第一张量子纠缠现象，最终证实了这种神秘现象的存在，从图片中看，图中像豌豆形状的物体并不是豌豆，也不是什么天体，而是光子的影像图，很多人看到这张照片的时候，可能第一眼就觉得这张图有两路光子在做量子纠缠，其实是不对的，图中虽然可以看见两路光子图像，但是真实的情况是图中只有一路真实的光子，这路真实的光子在另一个时空的那路光子量子纠缠的影响下，图中的这路光子呈现一分为二的指环状，也就是说图中有一个“豌豆”是通过距离很远的光子量子纠缠形成的虚拟光子，由于这两路量子产生了量子纠缠，因此它们的状态改变是一致的，这也是为什么能够看到两个一模一样的光子了。

量子纠缠现象可以解释不同时空发生的事情

那么科学家是如何拍到这张量子纠缠照片的呢？因为两路光子在不同个时空，而另一路光子又如何产生量子纠缠现象对图片中的那路光子产生影响的，这个问题就比较复杂了，科学家其实是利用一个实验完成这种照片的拍摄的，不过实验步骤非常复杂，由于篇幅有限，在这里就说出来的，可以自己去搜索看看。那量子纠缠又有什么作用呢？

量子纠缠现象可能会破解灵魂、梦境等奥秘

科学家可以量子纠缠解释不同维度时空的奇妙现象，比如灵魂转世、梦中产生的梦境、似曾相识的感觉、平行宇宙等等，一旦量子纠缠把这些奥秘都给破解了，将会颠覆人们的认知，甚至有可能导致我们这个使用经典物理学建立的世界彻底崩塌，从而产生一个新的世界观。

量子纠缠退相干

物之理R：@本老拳 重新简述一下量子退相干的内容，另外你打这些比喻之后要晓喻一下强相互作用力为什么是短程力以及夸克禁闭机制。在量子力学里，开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失，这效应称为量子退相干。这里面还有一个关键就量子纠缠的定义:量子纠缠是指量子态的一种性质。它是量子力学叠加原理的后果。量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象。即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。不受距离的影响为重点。曾经有这样的假说，说我们的可见宇宙可能是在一个巨大黑洞里面，局部物理定律在这个大系统里并不完全成立，所以才有很多我们局限外无法理解的机制存在。 本老拳：关于量子纠缠，我直到今天仍然百度不出一个形象。比如他为什么说量子纠缠不说粒子纠缠？又比如纠缠以后分开，分开的是什么，测其中量子的什么态，怎么测法（比如自旋怎么测），能不能说得具体一些？没有具体的形象，我不知道如何用脱皮论去解释。 物之理R：@本老拳 简单的说就是利用不同位置的粒子对的自旋变化来观察量子纠缠效应。自旋的测法自然是电磁波成像法，类似下面这张图。 图： 本老拳：@物之理-Rowley 这图片该怎么解读啊？两个腰子啥意思？ 物之理R：不同自旋态成像，也即一个变换状态，另一个跟着变。 本老拳：按我理解：波函数，仅仅是个无量子集的运动的统计描述数学，这事根本和距离无关。 我又只得举例说。好比，这波函数涉及的无量子数有一万个（纯举例），分开后，AB地各有一部分数量的无量子。那么，你测到A地有3000，那么立马知道B地有7000，合计一万。这事，和光速和距离有啥关系呢？ 物之理R：@本老拳 不能这样理解，用数量机械去套，数量与内禀态是两回事。 本老拳：就这意思，表明不需要传递啥信息的意思。 玄微：@本老拳 你说的物质方面问题。群主还有能量方面问题。 本老拳：都一样。既然是用波函数说话，那么就是个统计加合的道理，a+b=c，纠缠后波函数是c，那么参与纠缠的就“非a即b”，不需要传递信息也知。 本老拳：一测就是塌缩。这事，用跟着变的词汇，容易导致误解成相互交换了信息。我理解，测到啥就是啥，不可能有变换状态一说。这事，好比地球上有70亿男人女人，如果让两个人发生纠缠（结婚）了，就必定配对成一男一女，然后分开他们，不管分开多远，只要测到这是男人，那么必定那是女人。 如果不预先纠缠，就分不清这事了。 而所谓改变这里的男女性别，导致另外的跟着变，是种误解。实际上仅仅是事先不知道哪是男女，任何的测试都是事后诸葛亮，不可能返回重来。薛定谔的猫，说得很形象。

首次实现宏观量子纠缠，科学家找到了爱因斯坦口中的“鬼魅”

“ 量子纠缠 ”，是一种只发生在量子系统中的神奇现象。两个纠缠后的量子，即使相隔数光年的遥远距离，彼此之间也可以在瞬间相互影响，这种相互影响的速度超越了光速，忽视了时间和空间的限制。

量子纠缠这个现象首次暴露在世人面前，是爱因斯坦为了向世人展现“量子力学的不完备性”提出的一个悖论“EPR佯谬”中，首次公开讨论量子纠缠的相关概念，但是这次爱因斯坦提到量子纠缠并没有深入去剖析这个现象的本质，而是用这个现象去展示“量子力学的不完备性”。

量子力学是一个不完备的理论，其实不只是量子力学，广义相对论也不够完善。从数学上来看，量子力学和广义相对论不相容，量子力学统一了除了引力之外的其他三种作用力，却无法解释引力的诞生，虽然科学家一直试图找到所谓的“引力子”，但是从广义相对论的角度来看，引力子其实没有必要存在。

对于爱因斯坦本人来说，他一直不满足自己的理论存在漏洞，他是广义相对论的提出者，也是量子力学的主要奠基人之一，爱因斯坦获得诺奖的理论“光电效应”就是量子力学的基础理论。

可是，随着理论的发展人们逐渐发现，量子力学和相对论都不够完善，无法完美的解释宇宙中发生的各种现象，其中最让爱因斯坦放不下的就是“量子纠缠”，因为量子纠缠是目前最难以解释的“超距离作用”，同时纠缠后的量子相互影响的速度是超越光速的，量子纠缠的存在就像是一个无法弥补的漏洞，时刻提醒着爱因斯坦他的理论是不完善的，爱因斯坦也在后续的讨论中嘲讽量子纠缠是物理学中的“鬼魅”。

爱因斯坦一直没有放弃，在爱因斯坦的晚年，他一直在寻找着所谓的“大一统理论”，也就是可以统一四大基本力理论，通过这个理论可以去解释宇宙中的一切现象。

没有意外的是，爱因斯坦失败了，直到他去世都没有找到这样伟大的理论，并不是爱因斯坦不够天才，而是爱因斯坦的宇宙观和现在主流的宇宙观存在一定的差异。爱因斯坦设想的“万物理论”，是一个可以用一段公式解决一切的理论，但是从现在的量子理论来看，宇宙的本质是“不确定性”，微观的不确定组成了宏观的确定，所以想用公式去解决一切是不可能做到的。

随着科学的逐步发展，“大一统理论”的概念也在一步步改变，现在我们常说的大一统只是可以统一四种基本力的理论，就算是这样的理论也会存在一定的漏洞，因为任何科学理论从本质上来说都不是百分百正确的，新的观点会刷新旧的理论，人类的科学一直在进步，新的理论会不断出现来补充旧的的理论，所以爱因斯坦设想中的完美理论几乎是不可能出现的。

几十年过去，科学家仍然不能完美的解释量子纠缠这个现象，但是关于这个现象的本质已经有了更加深入的 探索 ，比如现在科学家已经可以利用量子纠缠实现加密通信，这样的通讯方式最大的优点就是不会被破解，可以实现百分百的安全性，同时也可以利用量子纠缠的特性在瞬间进行交流。

虽然从理论上来说，量子纠缠是一个只会发生在量子系统中的现象，但是目前科学家已经在宏观世界中拍摄到了量子纠缠的照片，甚至还在宏观世界的尺度下实现了宏观层面的量子纠缠。

上面图片就是科学家拍摄到的首张量子纠缠照片，两个相互纠缠的量子在照片中出现，这个只存在微观世界中的神奇现象首次露面，它的重要程度丝毫不亚于首张黑洞的照片，黑洞和量子纠缠都是人类理论中存在的现象，但是因为 科技 不够发达等很现实的原因，暂时无法对它们进行特别深入直接的 探索 ，两张图片也都不是直接拍摄到的，而是经过各种检测和模拟得到的照片。

2018年4月25日，芬兰的科学家团队首次实现了宏观层面的量子纠缠，两个15微米的金属铝鼓膜在接近绝对零度的情况下展现了30分钟左右的量子纠缠，这个实验证明了宏观中也可以出现量子纠缠现象，量子纠缠这个现象的本质在宏观世界中同样适用。

那么在宏观世界中，是否有量子纠缠类似的现象呢？答案是否定的，现实世界中没有量子纠缠这样的超远距离瞬间作用，但是有很多人认为，人类的 情感 和爱情或许和量子纠缠有一定的关系，和熟悉的人之间的“心灵感应”也有可能和量子纠缠有关。

有没有哪位高手知道量子纠缠是怎样超越空间和时间达到瞬间感应的

所谓的量子纠缠，其实就是高维空间中的物体在三维空间上的投影，在高维空间中，他们是连在一起的同一个物体。

打个比方说，一张桌子放在地上，假设地上的蚂蚁是二维的，他看到的这张桌子就是4个独立的脚，他们是分开的，是4个不同的物体。

当三维中的人移动这张桌子时，蚂蚁看到的是桌子的4个脚在同时移动，他们之间当然是没有时间差的，是超光速的。这时，一个聪明的蚂蚁说：瞧，这4个脚是纠缠的。

量子纠缠被传的神乎其神，主要是国内主流媒体为了配合宣传政策，做出的一些模棱两可的夸张报道，或者是从业的媒体人根本就不了解量子纠缠，人云亦云。包括某些主流媒体都在说的量子通信，根本不是世面上流传的那样神奇，什么超光速通信之类的…这都是后话，在这也不提了。

实际上量子纠缠道理很简单，处于纠缠态的两个粒子，比如他们通过自旋状态实现相干性，它们因为要维持角动量守恒，所以必然是一个左旋，一个右旋。这就好比是一双鞋，或者一副手套，肯定是一个左向一个右向。观测的过程就好比我把一双鞋分开装在两个箱子里，分别带到了美国和英国。在我打开英国的箱子，看到里面是右边的鞋子的同时，我就知道了美国那个箱子里面是左脚的鞋子。而这个过程其实根本不可能给美国和英国之间传递任何有用的信息，我除了知道了另外一个鞋子的种类，其他的什么都没有。当然，这个问题也没有我说的这么简单，比如这还存在一个微观下的测不准原理，但是这样理解绝对没有大方向的错误。

发现没，这根本不难理解，只是媒体不知出于什么想法，一直在误导大众。

看了前面的回答，基本没有哪个讲得清、讲得合乎逻辑。

量子纠缠，来源于爱因斯坦的EPR佯谬。

先从宏观物体说起：

一个静止物体动量是0，如果自发分裂成质量相同的两块，如一个向东，另一个必然向西，因为动量是矢量，分裂的两块动量和仍是0。这就叫动量守恒。

进一步，如果向东物体带着左旋，则向西物体就带右旋。动量仍然守恒。

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到了微观世界，就出问题了。

量子由于不确定性，其在观测之前状态是不定的，也就是说它是左旋还是右旋是不确定的，直到观测后才确定。

如果一个微观粒子自发分裂成两个，一个向东一个向西，到底是左旋还是右旋？这可关系到动量是否守恒。

假设两粒子已经分开了一光年，你观测了东粒子是左旋，则西粒子也会像心灵感应一样，瞬间变右旋，从而与东粒子保持动量守恒。

所以，所谓纠缠粒子，就是一对保持动量守恒的粒子。

肯定有人会说，两个粒子其实在分开那一刻就已确定左右旋了，我们只不过看到一个是左旋，瞬间“知道”另一个是右旋啊，没什么稀奇的。这正是爱因斯坦的观点，即EPR佯谬的由来。后来很多实验都证明爱因斯坦这个观点是错的，这里不详述。（我可没说爱因斯坦都是错的，只说这个方面错）。

既实验证明然爱因斯坦这个观点是错的，那也就是说，两个粒子在分开那一刻左右旋是不确定的，直到被观测那一刻，才各自确定左旋或右旋，并且无论相隔多远，它们都呈现相关关系，一个是左则另一个必然是右，似乎有瞬间感应。这就是纠缠效应的由来。如果不这样，动量守恒就不成立了。

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这里要特别说的是，根据相对论，光速是能量和信息传递的上限。所以量子力学对此的解释是两个量子在被观测前仍然是一个整体，这种感应并没有任何信息传递，并不违反相对论的光速最快的原理。

（所以，顺带说一下，所谓量子通信，并不是利用量子纠缠效应直接传递信息，量子通信实际上是用量子纠缠产生密钥，对明文进行加密，通过传统手段如光纤、无线电等发送出去，本质仍然是传统通信的一种，因为仍然用到了光纤无线电等传统方式，其全称是量子保密通信，量子纠缠只起到获取密钥作用。所以有些人说可以通过量子纠缠效应，跨越海水障碍通和潜艇通信、且无法监听破解（甚至还说某大国在量子对潜艇通信这方面领先），看完了上面这些，你应该知道这根本都是瞎扯谈。想用量子纠缠效应超光速无介质传递信息，先推翻量子力学再说）。

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总结一下，不是任意两个量子就可以纠缠，就好比，大街上不是任意两个男女就是夫妻。

纠缠量子，就是一对状态不确定，但又必须满足同一个物理量守恒的两个量子，比如上面所说的角动量守恒。一旦它们之一被观测，就因为那个物理量的原因，另一个也瞬间确定并且状态相反（比如为了保持角动量守恒）。

这也就是两个量子无论分隔多远，为什么要同时发生变化、状态正好相反的根本原因，它们之间并没有神秘信息传递，完全是因为物理学上的原因。它们是为了满足同一个物理量守恒而“纠缠”在一起。所以这个过程并没有信息传递，既不违反相对论，也不可能直接用于通信。

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如果想了解，其实可以多读几次曹天元写的《上帝掷骰子吗——量子力学史话》，一遍不懂多读几遍。

后面陆续有网友回复，比如什么三维在四维空间投影都出来了。

我点评一下：

一是不要试图用宏观物体的行为去猜测、解释量子力学。一切以实验结果为依据。物理学是实验的科学。

二是，任何解释，最好基于现有成熟理论，因为现有理论是经过实验、合逻辑、经得起考验的。如果要突破现有理论也不是不可以，你的新理论如果能做实验最好，不能实验，起码要在逻辑上能自洽。否则一看就像是民科式的臆想，经不起推敲。

我知道，比如若有人评论某企业不好，一个海军在攻击，在全世界各地的海军同吋感应得到，同吋可以发起反攻击。

量子纠缠现象被称为鬼魅般的超距作用，“超距”两个字可是大多数物理学家都不喜欢的，因为这跳脱了科学的范畴。最开始牛顿发现万有引力定律，唯一一个缺点就是从牛顿万有引力定律出发推出引力是超距作用的，直到爱因斯坦提出广义相对论，从本质上解释了引力作用，认为引力的作用是有速度的等于光速。

而量子纠缠现象也是爱因斯坦提出的，这是在与量子力学哥本哈根派论战的背景下提出的。量子力学和相对论被认为是二十世纪物理学的两大支柱，爱因斯坦独自提出相对论，同时对于量子力学也有很大的贡献。但是量子力学的发展路线越走越“歪”，尤其是哥本哈根派的介入，让老一派的物理学家难以接受。

尤其是量子力学的不确定性原理，让爱因斯坦戏称为“上帝还掷骰子吗？”，而薛定谔针对这个原理也提出了“薛定谔的猫”思维实验，来嘲讽量子力学根本哈根派的不确定性原理。而随着发展论战趋于“炽热化”，在1935年5月爱因斯坦和另外两位物理学家波多尔斯基和罗森，发表了一篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》的论文，这个思维实验以三位作者名字首字母共同命名为“ERP实验”。

这个思维实验就是量子纠缠，指的就是如果有一个基本粒子分开成A粒子和B粒子，并且这两个粒子分开到足够远的位置，如果对A粒子进行观测它是左旋，那么B粒子就必须是右旋的。按照不确定性原理，A粒子和B粒子的自旋性质是不确定的，只要在观测那一刻才会知道。那么就会出现一种情况，A粒子确定为左旋，那么B粒子是如何“知道”该右旋的哪？这不就是超距作用，那么如果这个A粒子和B粒子的自旋在分开那一刻就确定了，不确定性原理就被推翻了。

在波尔听说这个思维实验后茶不思饭不想好几天，最后就提出了这两个粒子虽然天各一方，但本质上还是一个粒子它们处于纠缠状态，这就是量子纠缠。如果再从本质上来说没有人能够解释这样的机制。还有一种说法认为量子纠缠是高维空间在三维空间的投影，之所以表现出这种鬼魅般的超距作用，可能有第四个空间维度在起作用。

假如存在二维空间生物，从A点到B点它需要长途跋涉，那么如果从第三个维度它可以瞬间就到达，这就是多出一个空间维度犹如“神迹”。量子纠缠的超距作用也就不在那么鬼魅了。

大多数人觉得量子纠缠超越了时间和空间的限制，即时感应，很是神秘。殊不知，量子纠缠其实是物质世界最本质的特征。

整个宇宙实际是一个量子的世界，激发态的量子构成电磁波和有型物质；基态的量子布满整个宇宙真空，不停地涨起和落下，形成"狄拉克″之海。

而所有量子都处在错综复杂的纠缠态之中。单独一对量子间的纠缠只是无数纠缠态中的一个特例。

那么鬼魅般的量子纠缠是怎么突破时空的局限，瞬时完成的呢？有科学家称:超时距的量子纠缠只能来自高纬。因为在更高纬度中纠缠着的量子对本身就是同一个粒子，就比如把一张纸上相距的两个点比作三维空间纠缠的一对量子，如果把纸按两点中间对折，那么两个点就合拢变成一个点，而三维空间则可能是高纬影射的一个面。

然而前沿的量子场论和环量子引力理论却在研究中发现，我们生活其中的现实结构"时空″，就是在纷繁的量子纠缠中涌现。这是普林斯顿大学和斯坦福大学在2013的合作研究中最先提出的，主要依据是黑洞纠缠中形成虫洞的时空结构。

时空既然来自于量子纠缠，带来的结果是我们每天看到的世界以及感觉到的时间流逝可能只是一种"量子幻觉″。因为"时空并不是量子纠缠的场所，而是量子纠缠的产物″。

现代科学的基础理论通常是用一种假说或模型来解释我们现有宇宙的各种现象和问题，当这种假说或模型存在很大的缺陷，不足以解决科学研究中发现的新问题是，就会被新的假说或模型取代。现在我就用假说的方式来解释一下量子纠缠是怎样超越空间和时间达到瞬间感应的。

现在有一种说法是宇宙是个计算机系统，人和宇宙中的万事万物都是被计算机模拟出来的，自由学者王东岳对《道德经》中道的解释就是程序。道生一，一生二，二生三，三生万物就是指宇宙中的一切都是由程序演化而来。按照这种思路，我们可以尝试解释量子纠缠超越空间和时间的问题的。

如果宇宙是个计算机系统，那么量子叠加态，是因为计算机系统的节能要求，毕竟除了那些科学家，谁还没事关心一个粒子处于什么状态，宇宙中的粒子又是无穷多，所以这种不需要随时表明状态的粒子通常程序都处于休眠状态，所以不是量子处于叠加态，而是系统不表态。

如果宇宙是个计算机系统，而不是一台计算机，每一种物质或每一个粒子都是计算单元，需要用到的的计算单元或需要参与宇宙变化的物质或粒子就激活，不需要的就休眠，你可以把这个过程理解为类似比特币的同步记账，那么量子纠缠可以超越时间和空间你就可以理解为为了系统的效率而特意设定的，因为宇宙对人类来说算得上无穷大的，按照人类认为最快的光速在宇宙中传播指令和信息动辄几十几百亿年无疑效率太低。

其实，如果宇宙是个计算机系统，还能解释很多问题，比如什么是神，神其实就是个有某些特殊权限的管理员，行使系统的赋予的部分管理权限，这也很好理解，没有一些特殊权限，谁还服你管，又不是选出来的。还有宇宙的大小，如果宇宙是计算机系统计算的结果，那么内存有多大，宇宙就有多大，宇宙是被系统所设定的。还有宇宙大爆炸不过是系统的一次初始化。

按照这种假说，每个人都是宇宙的参与者，也是宇宙的创造者，宇宙是数字的，再复杂的构架或过程，都可以看成一个函数，变化的只是参数。宇宙的演化过程，就是这个系统运算的过程，时间只和空间不过是个程序设定的参数。

当然，这只是一种假说，至于真实的宇宙究竟是什么样子，量子纠缠为什么能超越时间和空间，可能还有无数种解释。那么大家就仁者见仁，智者见智。欢迎大家讨论。

我知道并可以现场示法和演示。

大家都知道我们的宇宙在超光速膨胀，但是在爱因斯坦的相对论中光速是不可超越的，被认为是宇宙第一速度，但是光速真的不可超越吗？

事实上，目前在科学界量子纠缠和宇宙膨胀就被公认为是超越光速的，一个是无边无际的宇宙， 一个是小到不能再小的量子，我们应该更好奇量子纠缠吧！

量子纠缠是爱因斯坦为了反驳哥本哈根学派的量子力学而提出的一个悖论，是一种量子力学的现象，不发生在经典力学中，纯粹发生在量子系统的现象。“量子纠缠”被誉为量子力学中最古怪的现象，爱因斯坦形象地将其称之为“幽灵般的超距作用”。量子纠缠就是指两个光量子发生相互作用后，一个光量子发生变化，另一个也会随之变化，并且两个光量子分开后，还会保持原来的状态。量子纠缠的速度要超过光速的1000倍。

在爱因斯坦的相对论中，光速被认为是宇宙极限速度，是不可超越的。通过爱因斯坦的狭义相对论和质能方程，我们可以发现，凡是静止并且质量不为0的物体，都是无法达到光速的，在宇宙中，光子就是静止质量为0，所以理论上光子可以达到光速，不过有个前提条件，就是只针对于物质、信息和能量而言。

所以说相对论并不是不允许超光速，只是不允许有能量或信息的传播速度超过光速，而在量子通信中并没有出现信息的超光速传递， 这就是说量子纠缠的超光速是没有违背相对论的。量子力学至今仍是物理学中最精确的理论。

距离在量子纠缠中就是一个无关的变量，也正因为量子纠缠与距离无关，所以我们说量子纠缠是超距的，换一个说法就是，量子纠缠可以穿越类空间隔，就是量子纠缠超越了我们人生活的三维时空，不受我们时空的约束，是非局域性的，或许是我们宇宙中的高级智慧文明才能解答的。

这两个超光速现象虽然一个是大到不能再大的宇宙，一个是小到不能再小的量子，但它们有一个共同点就是都不传递信息，因而也就不违反爱因斯坦狭义相对论，但相比宇宙的可理解性，量子纠缠现象对大部分人来说还是一个想不通的迷。

刘慈欣为了将科幻小说《三体》剧情推动下去，专门将“量子纠缠”变成了可以传递信息的超光速通讯手段，利用这个手段三体文明得以实时监控地球并干扰地球上的加速器，但实际上现实中“量子纠缠通讯”还没看到实现的可能，我国的量子纠缠应用也只是“量子纠缠加密”罢了。

用一个粗浅的比喻，量子纠缠过程中的两个量子就像是鞋厂做出的一双正常鞋，如果我们某天发现了其中的一只左脚鞋，那么我们就可以确定另一只鞋一定是右脚鞋，那怕那只右脚鞋远在254万光年外的仙女座星系。

目前有量子物理学家认为，处于纠缠状态却天各一方的两个粒子表面上虽然没有联系，但可能有某些尚未发现的量子规律在维持着它们之间的关系，更有甚者甚至认为量子纠缠“鬼魅般”的超距作用来源于更高纬度的空间。

总得来说量子力学还有很大的进步空间和发展空间，对于“量子”这种微观粒子的统称而言人类需要学习的还有很多。

量子纠缠现象是否暗示了一个“反宇宙”的存在

在量子力学中，在两个粒子通过特定的方法成为了一个整体的情况下，这两个粒子的性质就变成了互相关联的状态，我们只需要观测到其中一个粒子的性质，就可以知道另一个粒子的情况了。这种现象就被称为量子纠缠现象。

未被干扰的量子都会处于一个模糊的量子叠加态，比如说一个处于叠加态的粒子，它的自旋既可以是上旋，也可以是下旋，只有在被观测的时候，它的状态才会被确定下来。

根据量子纠缠的原理，对于处于量子纠缠态的两个粒子，当我们观测到其中一个粒子的状态时，另一个粒子的状态也就瞬间确定了。比如当粒子甲的自旋被观测到为上旋时，粒子乙的自旋就会同时变成下旋。

而真正让人们好奇的是，在把两个处于量子纠缠态的粒子分开之后，不管距离多远，它们之间仍然会保持着这种互相关联的状态，当你观测其中的一个粒子时，另一个粒子会马上“感应”到这种情况，并瞬间做出相应的改变。

需要指出的是，这种神奇的现象并不是只存在于理论上的，事实上这种现象已经得到了科学家们的证实，著名科学家爱因斯坦还曾经将其称为“鬼魅一般的超距作用”。

（上图为科学家捕获到的量子纠缠图像）

量子纠缠现象说明了在微观世界中的粒子之间，很容易产生某种无视距离的联系。而我们都知道，世间万物都是由无数个基本粒子组成，这很容易让人联想到，组成我们所处宇宙的粒子，是不是也有可能是与另一个宇宙的粒子互相联系的呢？

考虑到量子纠缠的特性，我们甚至可以进一步来猜想，量子纠缠现象，是否暗示了一个“反宇宙”的存在呢？很遗憾，答案是否定的，原因主要有以下两点。

一、研究表明，量子纠缠现象只存在于纯粹的量子系统里，在宏观世界中找不到任何类似的现象。对于两个宏观上的物体，不管我们用什么方法让它们整合，当它们分开以后，也不会产生类似量子纠缠的现象。

二、当处于量子纠缠态的粒子被观测到之后，它们的状态就确定了，与此同时，在它们之间的联系也就不再存在了，也就是说，量子纠缠态是“一次性”的。

以上两点均可证明量子纠缠现象并未暗示存在着一个“反宇宙”，不过值得一提的是，“镜像宇宙”理论是支持“反宇宙”这个说法的，该理论指出，宇宙大爆炸同时产生了两个时间上完全相反的宇宙，大家有兴趣的话可以参考一下。

日本理化研究所科学家发现硅片上的三量子比特纠缠态

在许多类型的任务上，量子计算机有望在未来某一天大举超越传统计算机。尽管当前仍面临着许多亟需克服的困难，日本理化研究所（RIKEN）的一支科学家团队，还是找到了通往未来量子计算大门的一项新突破。 在近日发表于《自然纳米科学》期刊上的一篇文章中，其详细介绍了在硅片上发现的三量子比特纠缠态。

新器件的扫描电子显微镜（伪彩色）图像，来自：RIKEN。

据悉，量子计算机利用了奇特的量子物理学原理，来大幅提升计算机的处理能力和速度。相关信息以类似于传统计算机的“比特”方式来存储，但“量子比特”还拥有一些意想不到的操纵方式。

得益于“量子纠缠”特性，当你检查其中一个粒子属性时，就可对应推断出一个（或多个）伙伴粒子的属性，且处于纠缠态的粒子无论相隔多远都会受到对应影响。

研究配图 - 1：设备与实验设置

在量子计算机中，纠缠量子比特使得数据能够被更快地传输和处理、并改进了纠错。且在大多数时候，量子比特都是成对纠缠的。然而现在，RIKEN 研究团队已经首次发现了硅片上的三量子比特纠缠态。

在这种情况下，量子比特由被称作量子点的小硅圆组成。作为量子计算机中量子比特的主要候选者之一，硅片已经在电子产品中得到了广泛应用。

但更重要的是，这些量子点在很长一段时间内都是稳定的，能够精确控制、在更高的温度下运行、且可以相对简单地缩放规模。

三量子比特纠缠态能够更好地实现这一目的，且过去已有研究成功地将三个光子纠缠到一起。只是到目前为止，业界一直认为它们是可望而不可及的。

研究配图 - 2：单个量子比特 / 受控相位操作

研究一作 Seigo Tarucha 表示：“双量子位操作足以执行基本的逻辑计算，但三量子位系统是扩大是实施纠错的最小单位”。

好消息是，由 RIKEN 新兴物质研究所打造的三量子点装置，就通过铝门控制实现了独特的操作。

每个量子点都包含了一个电子，可通过其自旋状态来代表二进制的 0 或 1，而无论其在给定时间是向上或向下。

此外磁场梯度使量子比特的共振频率保持分离，因而支持它们的单独寻址。

研究配图 - 3：三量子比特纠缠的生成与测量

为了让三个量子比特纠缠在一起，研究团队先是使用被称作“双量子位门”的量子计算机公共单元，然后将第三个量子比特与该门纠缠在一起。

由此产生的三量子比特阵列具有 88% 的高保真度，表明量子比特在测量时处于“正确”状态的概率。研究团队补充道：这种强大的纠缠，能够被很好地运用于纠错。

因为在量子计算机中，量子比特倾向于随机翻转状态、并丢失其存储的信息。而在传统计算机上运行良好的校正方法，并不适用于新奇的量子系统。

相比之下，其它量子芯片设计需要使用九个量子比特的网格来相互监视，而 IBM 的纠错方案更是使用了非纠缠的量子比特，来检查邻近量子比特的状态。

Seigo Tarucha（右二）及其同事们，来自：RIKEN 。

展望未来，RIKEN 研究团队还希望利用三量子比特设备来演示原始错误校正，并制造具有 10 个（或更多）量子比特位的设备。

Seigo Tarucha 表示，后续他们计划开发 50 - 100 个量子比特的装置，并套用更加复杂的纠错协议，为十年内制造大规模量子计算机而奠定基础。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）期刊上。

原标题为《Quantum tomography of an entangled three-qubit state in silicon》。

首张量子纠缠图曝光，量子纠缠具体是什么东西

近日，英国的物理学家第一次拍摄到量子纠缠的照片，让量子这个特别虚拟的东西变得清晰明了起来。虽然量子纠缠在很多领域有着重要的作用，但是一直没有被人们所捕捉。这张图的问世，有有助于人们更加了解量子纠缠，有助于相关产业的发展。

在量子力学中，有几个粒子在相互碰撞之后，这几个粒子各自所拥有的特性已经成为一个整体的性质，没有办法单独描述这几个粒子单个的性质，这种现象就叫做量子纠缠。这种现象只纯粹发生在量子系统里，在我们经常说的经典力学里，找不到类似的现象。

量子纠缠是一个物理学的概念，对我们平常的生活来说有些陌生，但是是对我们的生活有很大的作用的。虽然我们平时看不见摸不着，但量子是实际存在的一个科学的现象，量子纠缠一般应用的都是高科技的领域，一般在计算、通信等方面有很大的作用。尤其是在秘密通信方面量子纠缠有独特的作用，主要体现在防止窃取机密，获取情报等这方面。

其实对于量子纠结来说，我们不需要了解的太多，只知道它对我们生活有帮助就可以了。我们不需要了解量子纠缠是一个什么样的现象，以及量子纠缠产生的原因，这需要物理学家去探索去探究，需要物理学家努力的做这些事情。我们只需要具有一个科学的素养去正确的看待新生事物，让这个世界变得更加美好。