我们真的了解量子纠缠真的被科学证明了吗吗?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-13 04:37 标签： 量子纠缠真的被科学证明了吗

天天听到“量子力学”，但你真的理解它吗？

在最近一些年，量子信息的研究得到了很多发展。量子信息指利用量子力学的基本原理进行信息处理，包括量子通信、量子计算，等等。量子通信又包括量子密码、量子隐形传态，等等。量子隐形传态和量子计算都基于量子纠缠。而量子纠缠是量子力学中的一个基本概念。为了了解量子信息，我们需要先了解量子力学。

听到“量子力学”这四个字就想跑？别跑，科学人带你慢慢梳理。图片来源：strangenotions.com

为了解释什么是量子力学，我们先从经典物理说起。

经典物理包括以牛顿三大定律为核心的牛顿力学(或称经典力学)，以及以麦克斯韦方程组为核心的经典电动力学(或称电磁学)。 对于速度接近光速，以及强引力场情况，还要考虑狭义及广义相对论，但是相对于量子力学而言，它们仍然属于经典物理的范畴。

在经典物理中，每个物理量，比如位置、动量、角动量、电场强度、电流，等等，在每个时刻都有明确的取值，都是一个客观实在。而它们随时间变化的情况就是动力学，由牛顿力学及经典电动力学的基本定律决定。只要知道某个时刻的物理量的值，就可以从动力学得到其它任意时刻的取值。 因此本质上经典物理是决定论的。

经典物理里也有几率，或称概率，但这是一种粗粒化描述。在我们不了解或者无法控制细节时，考虑各种可能性，从而得到一个几率分布。比如掷骰子。

骰子的运动其实是一个决定论的过程，没有本质上的随机性。如果了解它的力学细节，比如质量分布、初始位置、方位、速度、整个下落过程中的受力情况等等，其实是可以预言最后哪一面朝上的。当然，在实际中一般做不到这一点。而如果对于各种细节情况作个平均，我们就可以预言：“如果投掷N次，其中每一面朝上的次数大约N/6次”。也就是说，每一面朝上的几率大概是1/6。

不过我们也经常有这样的情况：即细节描述不但不可能，而且没有必要，而几率描述更抓住问题的本质。

比如一团气体在给定温度下，各种微观状态有一个几率分布，由此可以得到给定温度下的宏观性质，比如平均总能量、压强等等。这就是统计物理。

基于经典力学的经典统计物理中的几率抓住了问题的本质，但这种几率和骰子类似，不是实质性的，也就是说，微观细节仍然是服从经典物理的决定论过程。

那么，什么样的几率是实质性的，也就是说背后没有决定论的过程？答案就是量子力学中的几率。

首次！科学家利用量子纠缠现象实现信息“瞬间”传输：


第一是“瞬间”，也就是超距，超光速了。

第二是“量子纠缠实现信息传输”了，量子信息以前可是赌咒发誓量子纠缠无法传递信息的，虽然为什么也说不清楚。

量子信息研究真是越来越精彩了。

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2016年，中国发射了世界上首颗量子科学实验卫星。这颗卫星承担了多项任务，其三大科学实验任务是高速星地量子密钥分发；千公里级量子纠缠分发检验贝尔不等式；地星量子隐形传态。

卫星上天了，成果也发表了一大堆，潘建伟等人的大奖也拿到了手软，可有一些人还没有争吵完，他们争吵墨子号卫星到底有没有用到量子纠缠。

可以先看一下下面这张图片，这是2017年6月份美国《科学》杂志一期的封面，封面上展示的就是墨子号卫星分发量子纠缠对的艺术图。当时墨子号将纠缠的光子对分发到相距1200多千米的德令哈和丽江两地，不仅创造了纠缠最远距离的记录，也检验了贝尔不等式不成立。这项重要的成果就是发表在《科学》上的。

除了检验贝尔不等式会用到量子纠缠，量子隐形传态实验也要用到量子纠缠。地星之间量子隐形传态实验，这就是墨子号卫星的三大科学任务之一，这项任务也圆满完成。

量子密钥的分发并没有用到量子纠缠，目前中国投入到实用阶段的量子通信就是根据量子的特性实现密钥的加密，即目前实用阶段的量子通信没有用到量子纠缠。

量子纠缠并不是不能用到量子通信中，基于量子隐形传态的量子通信必定要用到量子纠缠，只是这样的通信方式相对还比较麻烦，目前还在试验阶段，并没有投入到应用。

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