量子纠缠到底说明什么(量子纠缠究竟是什么原理？)-鸿图投资网

摘要：量子纠缠究竟是什么原理？量子纠缠是量子力学中的一个原理，指的是两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联关系，无论它们之间有多远，它们的状态仍然是相互依赖的。这种关联

量子纠缠究竟是什么原理？

量子纠缠是量子力学中的一个原理，指的是两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联关系，无论它们之间有多远，它们的状态仍然是相互依赖的。

这种关联关系不可解释为经典物理学中的任何形式，被描述为“纠缠”。当一个粒子的状态发生改变时，与之纠缠的粒子的状态也会瞬间发生相应的改变，即使它们之间的距离很远。

这种非*域性的关联关系在量子通信、量子计算和量子密钥分发等领域具有重要应用。

量子纠缠的“纠缠”到底是怎么回事？

10年前，我父亲患了急性******症，在最后的求医日子里他被送到离家200百公里外的医院治疗。当时我在距离千里之外的外省上大学，母亲只是打了个电话告诉我不要担心，让我好好学习，父亲由她照顾着。

当时我还跟父亲通了电话，我问他感觉怎么样，他带着很困倦的语气告诉我说感觉很累，不想再去看医生了。我像安慰小孩一样安慰他几句之后感觉眼泪要溢出来就匆匆挂了电话。

因为最后他也没有跟我交代后话什么的，所以我当时认为他应该还撑得住，应该不会有事。

但是那一天，我整天都心神不安，我满脑子都是他的葬礼，我的眼泪止不住地流。

后来同学发现我的异常过来安慰我，我才不去想那些东西。

期间我还打了两个电话给我的母亲，问父亲的情况，答复都是如常。

但是当天晚上七点钟左右的时间，我突然觉得心口非常难受，难受到要大口大口呼吸，然后眼泪像决堤一样流。

脑袋里异常清晰地回放着我和我父亲的日子。

我意识到不好的事情发生，我不停地拨打我母亲的电话，但是电话那头一直无人接听。我一直狂打到晚上九点多，那头才有一把陌生的声音告诉我：你爸走了，**晕倒了。

然后我整个人完全崩溃，控制不住上蹿下跳，像疯了一样。

处理完父亲的葬礼之后，我问我妈父亲是不是那晚七点左右的时间走的。

我妈很诧异地问我是怎么知道的。

我说感觉到。

然后我们再也没有提过这回事。直到多年之后，我看到这个“量子纠缠”的研究，我深深的相信量子纠缠是存在的，它很大可能就是我们***人所说的“心灵感应”。未有具体研究之前，它曾经是看不见摸不着的，有了深入研究之后，赋予了它拥有一个科学骨架，有了具体的模型。

就像十年前那天晚上，父亲离去的一刹那，我代替他大口大口地呼吸，脑海里走马观花地回顾着他的一生，传递我是他这个世界上唯一可以“纠缠的量子”，代他向这个世界道别。

关于不明觉厉的「量子纠缠」我来解释一下是什么

▲多张照片合成了量子卫星过境的全貌，2017年5月拍摄于乌鲁木齐南山

昨天起，好多人被「量子纠缠」这个神秘的专业名词整蒙圈了，航天小优来给大家解释一下它到底是什么。

量子纠缠是物理学中的一个概念。

「墨子号」首席科学家潘建伟解释说，量子纠缠是两个（或多个）粒子共同组成的量子状态，无论粒子之间相隔多远，测量其中一个粒子必然会影响其它粒子，这被称为量子力学非定域性。

墨子号量子科学实验卫星，是世界首颗量子科学实验卫星。2016年8月16日，由***航天科技集团有限公司八院抓总研制的长征二号丁运载火箭成功发射。

2017年6月，「墨子号」在空间量子物理研究方面取得重大突破，率先成功实现「千公里级」的星地双向量子纠缠分发，打破了此前国际上保持多年的「百公里级」纪录。

▲ 墨子号实现千公里级的星地双向量子纠缠分发

这么高深神秘，看上去感觉还是云里雾里的。

既然如此，小优来跟大家从头说起。

什么是量子？

量子是一个能量的最小单位，所有的微观粒子，包括分子、原子、电子、光子，都是量子的一种表现形态。

我们的世界本身就是都由微观粒子组成的，所以某种意义而言，我们这个世界本身就是由量子组成的。包括我们自己，都是24K纯量子产品。我们呼口气，也都是上万亿量子的进出，所以大家分分钟都是「几十亿上下的人物」。

量子有两个堪称神奇的绝技，就是「分身术」和「远程心灵感应」。

量子的「分身术」是什么？

《西游记》大家都看过吧，想必孙悟空的分身术大家都不会陌生。在量子的世界里，量子就是孙悟空，也有分身术。

量子的分身术是「量子叠加」。

但是，量子的分身不能被人看到。一旦有人去看它，它的分身就会随机地消失，而最后只留下一个。

那么分身术干嘛用呢？

首先就是帮助计算机实现并行计算，这就好像几十个孙悟空打妖怪。举个例子，比如分解一个300位的大数，用现在的计算机需要15万年，而用量子的「分身术」帮我们并行运算，只要1秒钟就可以完成。

量子的「远程心灵感应」是什么？

在量子世界里，分身术量子叠加是一个最基本的原理。另外一个，就是由量子叠加引申出来的「量子纠缠」。

量子纠缠也被形象地比作「远程心灵感应」，两个相似的量子如果距离足够近，就会发生纠缠，然后无论你把他们分开多远，这两个量子的状态就好像一对有心灵感应的双胞胎一样，一个开心另一个也会笑，一个哭了另一个一定也难过。

这种多个粒子间的奇特联系，就是量子纠缠。

你看懂了吗？是不是并没那么深奥了！

至于最近为什么和「爱情主题」发生了联系，小优也不是很懂了。

来源

航天科技集团官微、

中科院《***科普博览》、《***青年报》等

文/优橙优榴

编辑/优橙优榴

监制/优团

「航天优选」投稿邮箱长期开放！

欢迎大家把你们的航天故事告诉我们，那些走过的路、行过的桥、看过的云、喝过的酒、爱过的人……题材、体裁、篇幅不限~

我们期待把你的故事分享给更多的人。

htyouxuan@163.com

到底什么是“量子纠缠”

被“张老头”“王大妈”们的名字惊艳到了

你叫的网约车安全吗？

量子才模余尔几某矿握收便纠缠到底是什么意思

量子纠缠是两个同步动作的粒子，被隐蔽的轨道线（引导波）牵制（相干重叠），破坏轨道的连接（退相干）则同步终止。

量子纠缠是什么？

量子纠缠（quantum entanglement），或称量子缠结，是一种量子力学现象，是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波，其量子态表达式：其中x1，x2分别代表了两个粒子的坐标，这样一个量子态的基本特征是在任何表象下，它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式。

No.8：影评+观点（二）：时间循环、平行宇宙、预测未来、改变过去 - 知乎

本文写于《复联4》上映后，涉及《源代码》《明日边缘》《土拨鼠日》等电影。

先从科幻电影一个经典的设定开始说起：时间循环（先不讲《妇联4》）。

先说时间循环是什么吧。就拿《源代码》开始做个简单的介绍。

主人公要不断回到一个列车事故前几分钟的列车上，寻找列车事故案的真凶。

每一次他失败没能找出真凶阻止事故，他都会循环回到最开始的一刻。

电影的结*是主人公不仅阻止了事故还救出了女主角，打破了循环。

前几年的阿汤哥演的动作《明日边缘》，以及那部讲时间循环的代表喜剧电影《土拨鼠日》，以及那个经典的短篇小说《一日囚》。

打破时间循环的时候，你可能已经触发了与已有现实不一样的现实。

那么，已经发生的列车事故以及为了阻止列车事故所发生的事，是否还存在？

在《土拨鼠日》中，主人公也利用自己对于这一天的预知，改变了很多原本在这一天已经发生的结*。

但问题时，既然你在那个时候死去，后面穿越回过去的杀手就不会存在，不会存在就不应该有被杀死这件事。

一个人回到过去杀死自己祖母，那他还会不会存在。

那么为了为了维持这个规则，单线宇宙中时空穿越一定会有额外的限制条件，比如穿越回过去后人只能作为观测者，只能看，不能说不能听；抑或干脆禁止时空穿越。

加入了这些限定条件后，已经发生的事情就不会再被改变，这个悖论就不会发生。

比如《终结者》中，施瓦辛格饰演的终结者，就是从未来穿越回去保护康纳的。

康纳的记忆中就一直有终结者的存在，然后你记忆中自己的手机曾被莫名踩碎过。

这个时候，想回到那个时点，让终结者没回去，让手机被踩碎的事情没发生，那才叫改变过去。

曾有个电影把这个点玩到极致，就是毁三观的神片《前目的地》（必须要加粗强调的神片）

是的，就是那个回到过去，和变性的自己生育，然后生下自己的故事…

那这么意味着，你和你以为过去的“你”，其实没有必然关联。

你杀死的只是这个世界的“你”，而现在的“你”，是从那个过去的“你”没被杀死的世界穿越来的。

这种情况，你没有真的改变过去，发生在你身上的事依旧发生过，你只是进入了一个新的世界，进入了这个平行宇宙。

因为两个宇宙是同时存在的，甚至连时间线也可能是一样的。

比如你家的猫会在饭和面中选择一个当晚餐，只能选一个。

当猫选择了吃饭的时候，吃面对于你就是平行宇宙了，在另一个宇宙中，猫做了吃面这个选择。

甚至有时候平行宇宙的产生不是被动的，而是主动的。

比如现在我们自己要纠结晚上吃什么，是八合里还是椰林四季。

当我们选择吃八合里时，椰林四季就是平行宇宙了。

假设这些可能性已经发生的宇宙，就是平行宇宙。

再继续说一个假说，有人认为，在更高维度的世界中看我们的世界，我们的时间不是线性的。

在前几年的科幻电影《降临》中就有用类似的假说。

剧中外星人（剧中叫七只怪）降临地球教会地球人一种语言，地球人学习了这种语言后就能不再线性的看时间，时间对于它们就不再有先后之分，所有的时间过去未来就会像一幅画一样展现在眼前，主人公就是这样获得了预知未来的能力。

题外话，这部电影中的一些观念不错，比如语言到底是怎么影响人的思维的。

换言之，这样看未来是什么感觉呢，应该就像我们看历史人物传记一样。

我们能够抽取他们在任何一个时期所发生的事情来看，能看到他们的人已的未来和结果，即使传记主人公自己在当时是不知道的。

当然，有没有平行世界，我们看到的东西是不一样的。

从我们出生开始，我们的每一步、我们的结*都已经注定好，他们就相当于在我们死后看我们这一生。

也许我们在下午还没在纠结晚餐吃什么，但对于高维空间来说，他们已经看到了我们的选择。

就像刘邦当时还在犹豫到底要不要去赴鸿门宴，但对于我们，我们都知道刘邦最终去了鸿门宴。

在有平行世界的时候，高维世界看我们的一生应该就是个二叉树模型了。在决定晚上吃啥的时候，我们的人生轨迹就分出了好几条，一个选择一条。你的一生这个二叉树就会有无数个终点，这无数个终点都是同时存在的。

换言之，我们看刘邦的传记，就会至少有两个版本，一个是他去了鸿门宴的，一个是他没去鸿门宴的。

那么你的人生就是二叉树中的其中一个线，二叉树其他终点中的你就不是你。

你只是这个大二叉树中的一条线，从生到死已经注定的。

你的人生就是一个单线宇宙了，改变不了过去和未来。

如果你的答案为是：

即使你这一生再失败再落魄，总有一个宇宙中的你是成功的走完这一生的，而那个成功的你也是你，这个终点的你再落魄又有什么所谓呢。

先讲几个故事供大家参考怎么选这个问题的答案。

动漫《家庭教师》中，反派白兰就是摧毁了平行世界中另一个自己的一切，再把那个自己带回现在这个世界当自己的打手。

李连杰演的一个电影《宇宙追缉令》中，就说了有一个宇宙中的自己为了获得力量，而不断在杀死其他宇宙中的自己。

听了故事后，问自己一个问题，若你是《宇宙追缉令》的主人公，你愿不愿意***去成全平行世界的你。

你愿不愿意杀了这个世界的亲朋，割自己的肉折磨自己，去成全平行世界的你。

如果你认为他们也是你，那应该愿意不是吗，自己帮自己嘛。

所以我是不把其他终点中的我当成是我的，因为他们再成功再辉煌，我都是感觉不到的。

当然我抽他时我自己会疼就另说了——这共享感官了。

去了鸿门宴的刘邦，是不会知道没去鸿门宴的刘邦后面发生了啥的，因为他们不共享所知所感。

所以我相信刘邦也不会把那个没赴宴的刘邦当成自己。

在有平行宇宙的情况下，我们预测未来会有些小问题。

这里所说的预见未来，可不仅仅是预见可能结果，而是指知道未来确实发生了什么事情。

假设我们现在要吃猫吃剩的东西，那我们得根据猫吃面还是吃饭来提前决定是准备勺子（吃饭）还是叉子（吃面）。

在单线宇宙时，我们预测未来所看到的结果只有一个，就是猫最终是选择饭或是面。

因为只会有一种结果，猫只能选择一个，另一个选择不存在。

所以我们最终能知道我们到底是该准备勺子还是叉子。

但在有平行宇宙时，吃面吃饭两者已经是平行的，是都会存在的、在未来发生的事实。

那么我们预测未来时我们所看到的结果是什么，看到两个结果？

我们最终只会去往一个宇宙，另一个宇宙有另一个自己。

所以我们其实是不需要同时准备勺子和叉的，因为一定有一个用不上。

但现在，你也不知道你最终要去往的是哪个宇宙。

所以你的预测未来其实并不能算真正的预见未来——你并没有完全知道未来所发生的事情，你依旧不知道对于现在的你，应该准备勺子，还是叉。

先把猫关进黑屋里，黑屋里有个放射性物体，有一半概率会放******死猫。

我们在黑屋外，是无法确定这只猫是死是活的。它可能死也可能活，于是这种不确定的状态，就被后世叫做薛定谔的猫。

关于上述题的答案，我是看了下面这个问题的答案才有的灵感。

（这是绝绝对对值得一读的好文！！！！到底平行宇宙、薛定谔的猫、量子纠缠这些概念一开始是怎么提出来的，一切都源自那个双缝干涉实验）

文中提到了一个物理学概念，叫“量子坍缩”或”观察者坍缩“。我就不讲物理学的定义了，什么”叠加态“”量子态“之类的…

本来猫死的情况和活的情况确实都是存在的、真实发生的，但因为我们打开黑屋的这个观测行为，消灭了其中一个现实。

套用到预测未来这个情况，在我们预测未来的时候，我们只会看到一个结果，就是猫选择了吃饭或是吃面。

而事实上两个结果原本都是存在的，只是另一个结果被我们预测未来这个行为消灭了而已。

没有平行世界时，我们预测未来只能看到一个结果是因为另外一个结果从来就没有存在过；

有平行世界时，我们只能看到一个结果，是因为另外一个结果被消灭了。

比如，若我们在不同的时间预测未来，是不是会看到不同的结果。

我们在下午3点预测晚上猫晚上是吃饭或面，和我们在下午4点预测看到的结果，是不是可能完全不一样。

我们下午三天预测没看到想要的结果，那我们下午四点再预测一次，是不是有可能换来我们需要的结果？

但问题是，若是未来可变的话，我们预测未来到底还有没有效？

预测到了一个未来，结果过了一会儿这个未来就变化了，之前预测的岂不是无效了？

前面说了只有看到了真实发生的那个才算是预测到了未来，那是不是意味着这种情况下未来永远预测不到？

无论是看到了未来已经发生的事情想现在去改变，还是想回到过去改变现在已经发生的事情，

做的其实是同一件事：改变已经发生的事。

区别只是这件事发生的时间，是未来发生还是过去发生而已，但必定是已经发生的。

也许你现在看到了未来会发生的事情，并且避免了它。

但事实上当你避免它的时候，你看到的未来就没有真正发生了。

因为单线宇宙中是没有分叉、即没有其他可能的，只有已经发生的事才会出现在这条线上，才是真正的未来。

你每个为了改变你看到的你以为的未来的举动，其实都是这个单线的一部分。

这个时候，要么你看到的不是真正的未来，要么你看到了未来也改变不了。

高维空间看，人的一生，可能在出生时就已经写好。

我们每次做选择的时候，我们就分出了一个我，分别奔向不同的终点。

不过按照我的标准，我并不把其他世界中的我当作是我。

他们的结*我看不到，他们幸福与否我感受不着。

这个时候所谓的改变，不过是希望从我现在的这条线，换到另外的那一条线上。

不过这种争斗，应该是你决定改变时就已经看到的事情。

你应该已经能看到你未来会回到过去改变了一些已经发生的事情，然后杀死了另外一个宇宙的你（或被杀死）。

因为对于现在的你，时间就是单线的，只有一个未来。

平行宇宙中，由于我不把平行宇宙中的我（或者说走向其他结*的我）当作是我，所以我只是二叉树中的一条线，依旧是个单线宇宙。

不论我是换了躯壳还是换了记忆，发生在我身上的事情就是发生过，未来注定会发生的事情它还是会发生。

不过我也相信真正的宿命是不可知的，抑或是不论怎么做，都改不了的。

你看到的能被的改变的虚假的“宿命”，为改变而做的努力，其实都是真正宿命的一部分。

最明显的证据，你还是有着穿越前的记忆，知道未来发生的事情。

即使你一觉睡醒后穿越回了三十年前，你的身体和记忆依然是一觉睡醒后的状态，是前一天状态的延续——因为你的时间正常在走。

穿越只是改变了外界的时间，所以其他人就不会有未来的记忆。

所以，站在穿越者的角度来说，穿越时空，就是让自己身上的时间正常的走，然后改变外界的时空。

也许一些电影中，身体状况也在随着时间循环，比如《明日边缘》中***就会重启这一天，重新拥有着鲜活的肉体。

但记忆却没有，所以主人公还会记得前几次循环的事情，因为记忆在正常走，没有随着时间循环而循环。

（但这不是说记忆不可能随时间循环，而只是电影中连记忆都循环的话故事没法讲了）

所以要做到时空穿越，就是要让穿越者身上的时间正常的走，而让穿越者所处外部的世界倒流。

在妇联4中，绿巨人给蚁人做穿越时空的实验的时候，蚁人一会儿大人一会儿老年，然后钢铁侠预测到了这一点并说“班纳只是让时间在蚁人身上流转。”

意思就是绿巨人弄反了，要改变的是蚁人所处的外界的时空，但绿巨人却改变了蚁人的时间。

然后一开始钢铁侠想到时空穿越时那个莫比乌斯环是什么意思。

个人理解其实莫比乌斯环就是个循环的意思，环上面的人虽然再不断前进，但却是不断走过已走过的路并回到原点。

所以，环是指过去发生的事情，穿越者为环上的人。

所以，第一点，穿越者就是环上面的人，他们的时间线要正常向前。

第二点，在穿越者时间正常走的情况下，要让他们能回到过去的一个点，并把已经发生的事情再走一次。

第三点，环上面的人怎么走都不会影响环本身，所以穿越者不能影响过去的事情（这一点存疑）

所以钢铁侠才用莫比乌斯环的概念改进穿越模型，并最终成功。

古一法师也警告了绿巨人，妇联的行为会制造出平行宇宙，产生不可预测的后果。

而妇联们也想维持单线宇宙，不想制造平行宇宙。

为了保证这点，妇联们想的办法就是尽可能少的改变过去。

所以从哪个时间点哪里取回的宝石，用完后就要一定要放回那个时间点放回那个地方。而且不只是宝石，连过去带回的锤子都要送回到过去。

事实上，你哪怕在过去踩出一个原本没有的坑，在蝴蝶效应下都可能导致平行宇宙，何况妇联们干的可比踩坑严重多了==

第一个，洛基拿到了宇宙魔方跑了。这和妇联之前的剧情都不符，典型的改变过去啊…

第二个，也是最大的一个，从过去穿越来的灭霸被铁人一个响指干掉了，那么后来那个退休摘果的灭霸是谁==

不过听说，导演是有意制造平行宇宙，这样才能创造更多剧集==

Lei Yian Lei Yian Homepage--博客

EducationLevel:Postgraduate(Doctoral)

AdministrativePosition:AssociateProfessor

AlmaMater:PekingUniversity

关于量子纠缠的研究，或者用专业一点的说法，违反贝尔不等式的实验证明，获得了2022年度的诺贝尔物理学奖。但是，对于量子纠缠，几乎所有的专业人士都公开表示，自己无法理解，不知道发生了什么。因为量子纠缠是非*域的，违反了*域性原理，而*域性原理是相对论要求的。没有一个专业人士敢说出那句话。

提出贝尔不等式的约翰·贝尔本人，本来认为，实验结果会支持爱因斯坦坚持的*域实在性，因为*域性是相对论要求的，而实在性是唯物观的基石。人们认为，*域实在性对应隐变量理论。隐变量理论是指，虽然我们不知道具体的量子态是什么，但是量子态仍然是确定的。

当然，后来的实验结果违反了贝尔不等式，即与隐变量理论矛盾。因此，人们认为贝尔实验否定了*域实在性，也就是“证明了爱因斯坦错了”。实验并不能否定实在性，但是却否定了*域性。这就是“量子非*域性”的由来。

量子纠缠，或者量子非*域性究竟是什么意思？一般的公开表述是：“两个互相纠缠的粒子，无论相隔多远，哪怕是一亿光年，无论中间有什么阻隔，只要碰了(测量)其中一个，另一个立刻同时改变自己的状态，以保持与纠缠粒子的相关要求，比如互相平行，自旋相反，等等。”

那么是不是本来两个粒子已经确定了，并且保持了需要的关系呢？比如一双手套放在两个盒子里，但是不知道每个盒子放的是哪只手套。无论两个盒子相距多远，只要打开其中一个，就马上知道另一个盒子里装的是哪一只呢？按照一般的认识，这个手套比喻对应的是隐变量理论，即，虽然我们不知道哪个盒子装的是哪只手套，但是每个盒子里面手套的左右一定是确定的。但是如果按照玻尔对薛定谔猫的理解，也就是认为，每个盒子里的手套是左右两只手套的叠加态(both-and)，而不是明确的或左或右(either-or)，那么这个比喻就是量子纠缠了，因为每个盒子中的手套状态已经是量子叠加态，而两个盒子中的状态必须互补。对其中任何一个盒子的测量，会导致另一个盒子里手套状态瞬时确定。

同一件事情，用不同的方式来理解，就会带来本质的差别。一个是*域实在论的隐变量情形，一个是非*域纠缠情形。那么哪种理解才是对的呢？对于手套例子，本来是不需要争论的，一般人都会认同隐变量概念。但是如果坚持认为就是薛定谔猫情形，认同隐变量理论的人也没有充分的理由反驳，就像薛定谔和玻尔各说各话一样。

贝尔的贡献在于，他提出了一种实验方法，也就是贝尔不等式，能够通过实验，区别上面两种理解，并判定哪种理解更符合实验。那么，

关于贝尔不等式及其推广、以及贝尔实验的介绍很多，感兴趣的读者可以自行搜索参考。要注意的是，贝尔不等式的数学推导和物理图像都不直观，一般人很难理解。即使物理专业人士，好不容易理解了的人，或者感觉自己理解了的人，有相当的自信相信：别人，特别是反对的人，没有理解贝尔不等式及其物理意义。虽然没人敢说，自己知道量子纠缠是怎么回事。

我们从容易理解的物理图像方式解释贝尔实验。

贝尔不等式找到了一种判定纠缠粒子之间是否存在额外关联的方法。按照一般的理解（即*域实在性），粒子的状态虽然关联，但是状态已经确定了，即一般意义理解的手套比喻。对于关联粒子来说，比如光子的偏振性，两个光子的偏振方向必须相同（或者相反，对于线偏振，必须平行），而电子或正负电子对，一般是自旋相反。这种关联是开始就确定了，然后不变，还是测量那一刻才确定，在统计上会产生一些差别，大量重复实验，就可以明确是否存在这一差别。违反了贝尔不等式，就证明粒子间的关联，或者说状态，是测量的时候确定的，而不是产生粒子对的时候确定的。由于对两个粒子的分别测量可以相距很远，两次测量之间不可能有信号联系，因此两次测量应该是***的。如果对两个相距很远粒子对分别测量的确是***的，那么统计上就会满足贝尔不等式，也就是*域实在性的要求。如果两次测量不***，就会存在额外的关联，测量数据统计就会违反贝尔不等式。

我们也从相同的角度，解释第一个被认为证明违反了贝尔不等式的实验，也就是这次诺贝尔物理学奖获得者，Aspect的实验。为了理解Aspect的实验，我们先介绍基础的光子偏振和偏振分解概念。

线偏振的光子，可以理解为一列横波，有一个垂直于传播方向的振动。如果偏振片缝的方向正好平行于振动方向，光就可以穿过偏振片；如果垂直，光就过不去。但如果二者成一个角度，那么就应该把振动方向沿平行和垂直于偏振片缝的方向做正交分解，垂直的分量会被挡住，平行的分量会穿过偏振片（从这个角度来说，光应该是波，否则它的振动和分解都难以理解）。

如果用两片偏振方向相互垂直的偏振片，将挡住所有的光。因为通过第一片的光只有垂直第二片的分量，而被第二片全部挡住。如果在这两片之间再放一片任意角度的偏振片(不平行于原来的任何一片)，那么反而会有光透过这一三片组合。因为第二片没有垂直于第一片，所以经过第一片的光平行于第二片的分量会透过第二片。同样，透过第二片的光也不垂直于第三片，平行分量会通过第三片。

了解的光的偏振和偏振片的性质后，我们再来看Aspect的实验（纠缠光子对实验）。

中间放一个产生纠缠光子的装置，即钙40原子的级联辐射（至于为什么是一对纠缠光子？如何理解该对纠缠光子？如何理解原子能级？是另一个需要讨论的问题。这里先接受纠缠光子对的说法）。

两边放上一对可以调节方向的偏振片和记录装置。

实验有详细的数据和分析，这里略去，我们只讨论到底发生了什么。

实验结果表明，光子对的方向不是在发出的时候确定的（隐变量情形），而是一边的探测影响决定了另一边光子的偏振方向。或者说，测量左边光子偏振方向的时候，似乎这个光子知道右边也在被测量，并且选择了（或者说，坍缩到）右边光子的偏振方向。或者反过来，左边光子知道右边光子被测量了，选择了右边光子的偏振方向。Aspect原始的实验左右两边距离只有6米，所以人们认为论证并不严格。但是后来的距离越来越远，人们相信上述事实的确被实验证明了。

这一实验结果也可以表述为：纠缠光子对产生的时候，知道要被探测了，只产生、或主要产生平行于某一偏振片的光子对。

由于光子计数发生在偏振片之后，因此，记录下的光子一定是平行于该偏振片的。如果原始光子偏振方向并没有平行于该偏振片，那么哥本哈根诠释是，该光子有一定机会通过偏振片，通过概率由二者之间的夹角决定。但通过之后，偏振方向一定平行于偏振片。

由于光子计数只记录了通过后的光子，如果两端都没有通过，是不会记录的。这是一个系统误差，可能导致幸存者偏差。

这一结果与双缝干涉实验是类似的。粒子似乎事先知道自己要被探测，因此干涉条纹消失。

由于两端探测器可以距离中间的光子对发生器很远，两边都探测又是同时发生的，二者之间不可能交换信息，因此无法理解。

光子产生的时候不应该知道偏振片的角度，一端的探测也不应该知道另一端发生了什么。

对这一实验过程的解读存在一些基本假定：

第一，光子是以光速运动的点粒子，或者*域的一团东西，影响范围很小。

第二，光子产生，移动，探测，是顺序发生的三个***事件。

在这些假定下，当然无法理解实验。如果认可实验结果和上述假定，只能得出量子纠缠是非*域过程的结论，并存在一种鬼魅般(spooky)的相互作用。

如果根据非相对论量子力学的哥本哈根诠释，量子纠缠是自然的，并不存在理解困难。因为非相对论量子力学本来就假定了光速无穷大，那么信息传递当然不需要时间，光子与两端探测装置可以充分互动。非相对论量子力学本来就是全*的，或者说，非*域的。

可是我们的世界是相对论的啊。也就是，*域性原理是普适的。可是量子纠缠实验显然不满足*域性的要求。那么，哪里出问题了呢？

由于人们对一再重复的实验结论的信任，那么只能牺牲*域性原理了。也就是，量子过程是非*域的。虽然人们无法理解非*域性。

实验数据和分析当然已经经过了严格的检查，否则大家的信心就没有基础了。

前面说的三条基本假定，人们一般认为理所当然，天经地义，不需要讨论。然而，真的是这样吗？

我们先看第一条假定，即光子是点粒子。对于高能光子（伽马光子），光子的点粒子图像问题不大，毕竟，我们可以在云室中看到光子的运动轨迹。但在量子力学里面，并不存在点粒子，只有波粒二象性，即使对高能光子。自由粒子都是延展到全空间的平面波。第一条假定里面，是没有光子的波动性的。

对于电磁辐射，包括可见光和其它低能频段，当成电磁波是没有问题的。实验中的纠缠光子对完全可以看成电磁波，而电磁波可以有很大的相干范围，特别是激光。实验驱动光源就是激光。在光学中，激光都是用波动光学，也就是电磁波理论描述的。如果说，根据量子力学中波粒二象性的要求，可以将光子理解成点粒子，那么至少，把光理解成电磁波也没有错误啊！

如果光是电磁波，那么第一条假定就不成立了。电磁波可以在很大的范围内反馈交互，形成一些全*本征模式。

如果第一条假定不成立，那么第二条假定自然也有问题了。也就是说，实验完全可以是一个全*交互(纠缠)的电磁过程，而不是三个分立的过程。

如果实验是一个全*交互过程，那么实验是很好理解的。全*过程当然表现为全*(非*域)相关，但是我们知道，对于电磁现象来说，所有的全*模式都是通过*域过程由全*条件反馈生成的，中间的任何一个时刻和事件都不违背*域性原理。

这一图像下，两端的偏振片有反光，反光是平行偏振片的。反光加强导致整个系统中，平行两端偏振片的全*电磁模式占优。这一图像非常直观，完全满足所有的物理原理，而且与实验结果一致。

那么，如何才能从实验上证明全*诠释的理解呢？

我们以前已经提出过多个实验方案。这里再简单介绍一下。

一个方法是保证全*交互没有足够的时间建立，因为非*域理解不需要全*交互，只需要产生纠缠光子对。这需要驱动激光的时间足够短，并且间隔足够长。这样安排不影响非*域纠缠的概念，因此实验表现应该是一样的，但是全*模式建立需要交互，建立不了全*模式就会得到左右两边***的测量事件，从而不违反贝尔不等式。因此，只要结果不一样，就说明全*模式建立的概念是对的。

另一个办法就是保证，实验的确是三个分立的过程，至少把产生和测量两个过程进行物理隔离。

还有一个办法是，去掉系统中的长程相干性，比如用非相干光驱动级联辐射。

实验的时候需要注意，我们无法摆脱背景辐射，而背景辐射中有各种组分的电磁波。这些电磁波可能足以建立全*本征模式。我们无法割裂历史，全*模式可能一直存在。但是，不是人们刻意建立的全*模式，不一定有足够强的信号。所以实验方案仍然有效，只是要排除可能的干扰。

量子纠缠究竟是纠缠全*态建立过程，还是纠缠的分立粒子？

量子纠缠有没有因果？至少表述中有，然而实质上没有，实验也不能证明因果，只能证明存在相关。

纠缠光子实验，完全是一个光学实验。至少从光学实验的角度理解，不违背任何基本原理。一个光学实验，不能建立直观的物理图像，非常奇怪。

原子能级和原子辐射究竟是什么？是光子产生湮灭过程，还是普通的电磁过程？

叠加态的定义中的或-或(either-or)与都有(both-and)，概率论中的概率本来是或-或，只能占一样。CI对叠加态的理解是都有，即薛定谔猫态。

从第一节的论证中我们知道，既然贝尔实验证明了，量子态是测量的时候确定的，而不是提前确定的（*域实在性），那么当然薛定谔猫就是玻尔说的叠加态，即既死又活态。贝儿实验也顺便证明了，薛定谔坚持的只能是提前确定的死或者活态，错了。可是如果进一步的实验证明了，全*诠释的理解才是对的，那么也就反过来证明了，至少对于猫这样的宏观物体，玻尔错了，薛定谔和爱因斯坦对了。

哥本哈根诠释的测量是取样测量，全*诠释的测量是相互作用测量。

这些问题，有的我已经讨论过，有的还没有。不过全*诠释完全可以提供一个符合直觉和逻辑，以及基本物理原理的解释。

量子纠缠被证实意味着什么

2022年的诺贝尔物理学奖已经发布，得到这个奖项的是三名科学家，分别是法国科学家阿兰·阿斯佩、***科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·蔡林格。

量子纠缠，是指微观世界里发生的一种特殊的多粒子的耦合现象。

简单来说，假设存在一对互相形成纠缠的粒子，我们可以命名为S粒子和S-粒子，不管这俩粒子之间所离的距离有多远，我们通过观测S粒子的自旋方向，S-粒子就能知道S粒子被观测了，从而呈现跟S粒子互补的相反的自旋方向。

｜爱因斯坦EPR理论

那么就会产生一个问题：S粒子和S-粒子的自旋方向是分开时就是相反的，还是分开后通过某种信息传递使两粒子保持互补关系从而使自旋方向相反的？如果是后者，那么这种信息又是如何超光速传递的？

这就是爱因斯坦提出的EPR实验，也称EPR佯谬

｜什么是贝尔不等式

为了证实爱因斯坦的EPR理论，1964年，约翰·斯图尔特·贝尔将两种可能的情况列为了一个不等式，这就是著名的贝尔不等式。

如果这个不等式成立，那么就说明，S粒子和S-粒子的自旋方向是分开时就是相反的。

如果这个不等式不成立，那么就说明存在某种超越光速的信息传递机制，致使S粒子和S-粒子保持自旋方向相反。

｜2022物理诺奖三位科学家的介绍

AlainAspect

Aspect于1947年6月出生在法国西南部阿基坦地区的阿根镇。他毕业于法国的一所地区性大学奥赛大学（Universitéd’Orsay）。1983年，他获得奥赛大学博士学位。

2015年，他被选为***皇家学会外籍会员时，***皇家学会对他的成就有如下介绍：

（授予这个会员是因为）他在量子光学和原子物理学方面的基础实验。阿斯佩第一个在实验演示中排除测量站之间的超光速通信，让量子力学使可分离的隐变量理论失效，也第一个在实验上演示了单光子的波粒二象性。他与人共同发明了速度选择性相干群体捕获技术，是第一个在相同条件下比较费米子和玻色子的HanburyBrown-Twiss相关性，并且首次证明了在超冷原子系统中的安德森定域化。他的实验阐明了单光子，光子对和原子的量子力学行为的基本方面。

JohnF.Clauser

Clauser于1942年出生于加利福尼亚州帕萨迪纳市。1964年，Clauser获得了加州理工学院物理学学士学位，两年后获得物理学硕士学位，并最终在1969年获得了哥伦比亚大学物理学博士学位。

1972年，他与StuartFreedman合作，对CHSH-Bell定理预测进行了第一次实验测试。这是世界上第一次观察到量子纠缠，也是第一次对违反贝尔不等式的实验观察。

AntonZeilinger

Zeilinger于1945年出生于奥地利，1971年在维也纳大学获得博士学位。

他是一位量子物理学家，正如***的物理研究所首届艾萨克·牛顿奖章所述，Zeilinger“对量子物理学基础概念和实验方面做出了开创性的贡献，这些业已成为快速发展的量子信息领域的基石”。

量子纠缠被证实，对普通人意味着什么？

意味着确实存在一种作用超越光速使不同个体之间存在纠缠。

所以时间旅行就可能实现，打破宿命也可实现，这个世界与那个世界是量子纠缠的，而非一开始就约定的……