量子为什么会发生纠缠？

发布时间：2023-05-05 09:26:16 所属栏目：外闻来源：

导读：相信很多人都听说过量子纠缠，堪称量子世界最诡异的现象，甚至没有之一，也是这个世界上最奇妙的事情。事实上量子纠缠也很美，而且，越了解量子纠缠，就会发现它越美。

物理学是这样定义的：当多个粒子发生作用之

相信很多人都听说过量子纠缠，堪称量子世界最诡异的现象，甚至没有之一，也是这个世界上最奇妙的事情。事实上量子纠缠也很美，而且，越了解量子纠缠，就会发现它越美。

物理学是这样定义的：当多个粒子发生作用之后，单个粒子拥有的特性会综合成为整体属性，于是就无法描述单个粒子的性质，只能描述整体性质。

还有一点，还会出现看似矛盾的现象：当我们测量其中一个粒子时，另一个粒子好像早就知道了我们要测量，并且知道测量结果，瞬间做出相应的改变来呼应测量的粒子。科学家并没有发现任何信息传递的机制，而且不管两个粒子相距多远，哪怕数光年之外，也能瞬间感应到对方。

如何理解量子纠缠这种看似不合理的现象呢？首先我们需要明白几点。

第一，量子纠缠只会发生在量子世界，在我们的宏观世界里是不会出现的。但是起码不难看出目前绝大部分的科学家们并没有在所谓的宏观世界里发现什么量子纠缠之类的现象。

第二，量子纠缠必须发生在两个或两个以上的量子系统里，系统就代表着整体，也就是说，我们只要谈到量子纠缠，一定是一个整体。

第三，就是很多人关心的距离问题。理论上量子纠缠的距离不受限制，也就是说可以很远很远。但实际上很难做到这点，因为纠缠中的粒子受到任何形式的扰动，都会让纠缠消失，而扰动本身就相当于观察。而宇宙中充满了各种物质和能量，它们都可能会“观测”纠缠中的粒子。

2007年，清华大学和中国科学技术大学联合进行了自由空间量子信道实验，长度达到了16公里。而两年后的2009年，终于实现了世界上最远距离的量子隐形传输。同时也验证了这种隐形态传输可以穿越大气层，这个令人振奋的发现为我们未来的全球化高性能量子移动计算通信网研究人员奠定了一个坚实的基础。

不过，从实验结果来看，量子隐形态传输的距离要求是很高的，现实中很难实现远距离传输，从实验的距离13公里和16公里就能看出来。现实中要让两个相距数光年的粒子发生纠缠，几乎不可能。

所以，量子纠缠发生的系统其实会受到很大限制，不是随便就能出现量子纠缠。比如说，你我两人分别拿一个手电筒，打开手电筒之后，光子之前就相互纠缠了，这种想法太简单了，是不可能的。

不过，随着人类科学的发展，科学家已经能让距离更远的粒子仍然保持纠缠状态。比如说，在2017年，我国的墨子号量子实验卫星首次做到了这一点：把纠缠中的光子分发到相距1200公里之后，仍能保持量子纠缠的状态。

首先，量子纠缠看起来好像是超光速，但其实并不是真正意义上的超光速，并没有违反相对论，因为量子纠缠过程中并没有传递任何信息。

可以这么通俗理解量子纠缠：纠缠中的粒子表现出来的是整体性质，也就是说它们是在一个波函数下的状态，而理论上波函数可以覆盖任何地方，甚至是全宇宙，如此一来就和距离没有关系了。

用一种宏观现象去理解量子纠缠的状态，就是“跷跷板”。比如说，你和我一起玩跷跷板，当我们两人坐在跷跷板上时，就有了“纠缠”的关联状态。你向下，我必然就会向上，反之亦然。

开头也说了，量子纠缠描述的是一个系统的整体属性，整体系统是由几个纠缠中的子系统组成的，整体系统具有某些物理性质，而子系统并不能独自拥有这种物理性质，只能描述整体系统的性质。

也就是说，整体性质具有“不可分性”。这种不可分性与空间无关，于是我们就能将几个子系统分开，相距很远也能体现出纠缠的特性。

这就像刚才所说的“跷跷板”，跷跷板就是一个整体系统，我们只能描述跷跷板的整体系统，跷跷板上的你和我不管相距多远，都有关联性，你和我都不能拥有自己独立的物理属性。

宇宙中充满了各种场，比如说电磁场，而场的运动就可以形成波，比如说光是一种电磁波，也可以认为是运动的电磁场，受到扰动的电磁场。

而理论上，场的辐射范围是无限远的，这也表明纠缠中的粒子即便距离无限远，也会表现出纠缠态。但现实中很难做到这一点，因为场的强度与距离息息相关嘛，距离越远场的强度越弱。

（编辑：汽车网）

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