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文|小彭的灿烂笔记
编辑|小彭的灿烂笔记
序言
量子纠缠是量子热学领域最令人匪夷所思、最引人入胜的现象之一，爱因斯坦常把这些现象描述为"远距离的幽灵作用"，它违反了精典直觉，挑战了我们对现实基本性质的理解，在深入研究量子纠缠之前，可以先来了解一下量子热学的基本知识。
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量子热学的核心是研究宇宙中最小粒子--原子、电子和更小实体--行为的数学学分支，精典数学学一般具有直观性和确定性，而量子热学则不同，它是一个具有内在不确定性和机率结果的领域。
在量子世界中，电子等粒子既表现出波的行为，也表现出粒子的行为，它们可以同时存在于多个地方，在被检测之前处于叠加状态。
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沃纳-海森堡的不确定性原理强调，你没法同时绝对确定地晓得粒子的准确位置和动量，对其中一个晓得得越多，对另一个就晓得得越少。
量子系统中的基态是量子化的，这意味着它们是离散的、特定的值，而不是连续的范围，量子热学中的粒子由波函数或量子态描述，它们代表了粒子属性的机率分布。
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哪些是量子纠缠？
构想有两个粒子，我们称之为粒子A和粒子B，它们以一种赶超精典数学学的形式紧密联系在一起量子通讯的原理，当两个粒子纠缠在一起时，它们的属性会以一种难以用精典解释的形式互相关联。
纠缠粒子的形成，两个粒子，比如电子，被紧靠在一起，它们以这样一种形式互相作用，使它们的量子态交织在一起，一旦纠缠在一起，无论相距多远，一个粒子的命运都与另一个粒子有着内在联系。
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在检测之前，每位粒子都存在于各类可能状态的叠加中，比如，一对纠缠粒子可能处于载流子上升和载流子增长两种状态的叠加中，但是，一旦你检测了其中一个粒子的载流子并发觉它是载流子向下的，你都会立刻晓得另一个粒子处于载流子向上的状态，虽然它在光年之外。
这儿才是真正奇特的地方，纠缠粒子之间的关联是瞬时的，显然违背了宇宙速率极限--光速，无论纠缠粒子之间相距多远，对其中一个粒子的属性进行检测，才能顿时确定另一个粒子的状态，虽然它们之间相隔光年。
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爱因斯坦的异议，距离的幽灵作用
量子纠缠最初因爱因斯坦的反对而声名鹊起，他与合作者鲍里斯-波多尔斯基（）和内森-罗森（）一起提出了知名的"EPR悖论"（爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论），以指出她们所觉得的量子热学的根本缺陷。
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爱因斯坦的反对意见始于他对局部现实主义的信仰，即化学过程应具有局部缘由，任何信息的传播速率都不应超过光速，在他看来，纠缠粒子之间的瞬时相关性（他称之为"远距离幽灵作用"）违背了这种原则。
此后的实验，尤其是贝尔试验，证明量子热学关于纠缠的预言在现实世界中得到了否认，纠缠其实违反了局部现实主义，给数学学家留下了一个挑战精典直觉的困局。
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贝尔定律
化学学家约翰-贝尔在20世纪60年代提出了一个定律，为量子纠缠和局域实在论的实验检验奠定了基础，贝尔定律提供了一个物理框架，用以分辨量子力学的预言和局域现实主义的假定。
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贝尔定律引入了一组可通过实验检验的不方程，这种不方程倘若被违背，将为反对局部真实论提供证据，从20世纪80年代阿兰-阿斯佩特（）的研究开始，仍然延续至今的一系列实验都不断显示贝尔不方程被违背。
这意味着量子热学关于纠缠粒子的预言与局部实在论的假定不相容，贝尔定律的实验否认是数学学史上的分水岭，它巩固了量子纠缠的奇特现实，并表明粒子确实可以以违反我们精典直觉的形式互相联接。
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量子纠缠的意义
量子纠缠不仅仅是一种奇特的现象，它对我们理解宇宙和技术发展有着深远的影响，非位置性，纠缠挑战了"局域性"的概念，表明粒子之间可以瞬时共享信息，而不管它们之间的距离有多远。
其实这并不意味着比光速更快的通讯（由于纠缠粒子的状态未能控制），但它提出了关于时空基本性质的问题，量子纠缠在量子估算领域发挥着至关重要的作用，量子比特或量子比特可以以叠加状态存在，被用于量子估算，量子比特的纠缠可以创建量子电路，以精典计算机难以想像的速率进行估算。
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纠缠还可应用于量子密码学，进而创建安全的通讯合同，不确定性原理确保任何监听试图就会被侦测到，这促使量子通讯从根本上是安全的。
尽管它可能不涉及"星际迷航"意义上的物质遁地，但量子遁地是一种由纠缠实现的真实现象，它容许将量子信息从一个地点传输到另一个地点，这对量子网路的发展至关重要。
量子纠缠促使我们努力解决有关现实本质、决定论以及观察在打造化学世界中的作用等深层哲学问题，它挑战了我们对因果关系的直觉观念。
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大众文化中的量子纠缠
量子纠缠打动了画家、电影制做人和故事述说者的想像力，经常成为悬疑小说叙事的灵感来源。
在"星际迷航"宇宙中，量子纠缠的概念被拿来解释传送器的运行，传送器是一种可以在亚原子层面拆解和重新组装物质的装置。
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在克里斯托弗-诺兰（）的影片《星际穿越》（）中，感情被描述为一种赶超维度的力量，就能穿越时空进行交流，即使为了话剧疗效而夸大了科学，但它借助了纠缠所蕴涵的互相关联性。
热门剧集《怪奇物语》探索了一个名为"天除草覆"的平行空间，量子纠缠在联接两个世界的奇特风波中饰演了重要角色。
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在改编自卡尔-萨根（）小说的影片《接触》中，量子纠缠被用作与外星生物交流的一种手段，展现了量子纠缠现象的神秘性和异世界性。
量子纠缠的奇妙世界并不局限于悬疑小说量子通讯的原理，它早已在尖端技术和研究领域崭露头角，以下是一些令人激动的领域，在那些领域中，量子纠缠将彻底改变我们的世界，量子估算，量子计算机借助纠缠量子比特的力量，有望解决精典计算机目前难以解决的复杂问题，这种问题包括量子系统模拟、优化任务和密码学挑战。
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量子纠缠实现超安全通讯，量子秘钥分配（QKD）系统借助纠缠粒子创建牢不可破的加密秘钥，目前正被开发用于建行、政府和其他敏感领域，在量子纠缠的基础上，研究人员正在努力创建量子网路，以实现远距离的安全即时通讯，这将为全球量子互联网铺平公路。
基于纠缠的传感可提供前所未有的检测精度，这种传感可应用于医疗保健（如初期癌症检查）、环境检测和导航（如高精度全球定位系统）等多个领域，量子传送似乎不能传送人，但这些技术可以彻底改变量子估算和密码学等领域的信息传输，它可以实现量子信息的远距离传输，而无需直接的数学传输。
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未解之谜
虽然在理解和借助量子纠缠方面取得了进展，但许多谜题仍然存在，纠缠的"怎么"--粒子怎样发生纠缠以及信息怎样瞬时传输--依旧是一个活跃的研究和辩论话题。
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量子热学与广义相对论（万有引力理论）之间的互相作用尚未被完全理解，引力怎么融入量子图景，纠缠在其中饰演哪些角色？爱因斯坦的术语"超距作用"指出了纠缠的反直觉性质，怎样在不违背相对论原理的前提下解释纠缠的显著非局域性一直是一个挑战。
有些人甚至猜测意识在量子热学中的作用，觉得观察可能在粒子行为中发挥奇特作用，这是一个极具争议性和推测性的研究领域。
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推论
量子纠缠是一种挑战我们对宇宙认识极限的现象，它挑战精典直觉，轻视局部现实主义，为技术领域的新前沿打开了房门，它的影响赶超了科学领域，迸发了艺术、文学和大众文化的灵感。
随着我们继续探求纠缠的奥秘，我们可能会发觉对现实的基本性质和我们在其中的位置的新看法，尽管量子纠缠可能一直"离奇"而无法飘忽，但它也证明了宇宙的无穷奥妙和人类对揭露其最深层秘密的探求，无论是科学研究、科幻小说，还是哲学思索，量子纠缠都将继续吸引我们的想像力，挑战我们对宇宙的理解。
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参考文献
[1]用量子纠缠“锁”住密码安全[J]..新乡科技,2022(15)
[2]中国首次实现基于无人机的量子纠缠分发[J]..科学24小时,2020(04)
[3]信息科技[J]..科学中国人,2017(26)