【量子纠缠】科幻电影中的瞬间移动，居然是爱因斯坦发明的

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精华笔记

前段时间，英国科学家声称拍到了量子纠缠的照片，那到底什么是量子纠缠呢？

| 量子纠缠照片

一、量子力学的“哥本哈根诠释”

1. 一个量子系统可以同时处在不同状态；

2. “薛定谔的猫”说的是一只猫与一个量子系统绑定，可以处在“半死半活”的状态。例如，一个量子系统可以同时处在50%概率的状态A和50%概率的状态B；

3. 哥本哈根诠释说的是，一旦去观测这个系统，系统的状态就会“坍缩”。测量出来的结果，只能是状态A或状态B，观测动作会导致系统状态的变化；

4. 哥本哈根诠释认为测量前和测量后的状态改变是瞬间完成的，不存在中间过程，测量后具体是什么状态，完全是随机的；

5. 爱因斯坦反对哥本哈根诠释，认为“上帝是不掷骰子的！”因果律不会被打破。之所以我们无法预测测量后的状态，只是因为目前的物理学理论不够深入，转变的过程存在隐含变量。

二、爱因斯坦的思维实验：EPR悖论

1. EPR悖论是爱因斯坦发明的思维实验，用来反驳哥本哈根诠释；

2. 在EPR悖论中，爱因斯坦设计的思维系统，实际上是一个内部存在相互联系的系统，即所谓的量子纠缠系统；

3. 例如两个电子，如果存在量子纠缠，就可能出现测量了第一个电子的状态，可以立即知道第二个电子的状态，根本无需再对第二个电子作测量；

4. 爱因斯坦否认叠加态，测量之后可能得出状态A或状态B，只是我们不知道其中具体的原因，所以用叠加态来描述，而系统的真实状态并非如此；

5. 如果哥本哈根诠释是正确的话，就会出现量子纠缠现象。比如两个电子作为一个整体以50%的概率同时处在状态A，以及50%的概率同时处在状态B，写成50%AA+50%BB；

6. 该系统会出现一种情况，只要测量其中一个粒子，立刻便可以知道另一个粒子的状态；

7. 爱因斯坦在设计实验时，只描述了两个粒子的状态，并没有明确它们之间的距离有多远。原则上两个粒子的距离可以是几光年以外，甚至是无限远；

8. 此处便会出现违背相对论的情况，因为当你知道了第一个粒子的状态，就能立即知道第二个粒子的状态，这样信息的传递就瞬间完成了，超过了光速，违背了相对论中，光速不可超越的原则。

三、为什么爱因斯坦的实验设计的不对？

1. 量子纠缠传递的并非是观察者可控的有效信息；具体系统的状态是A还是B，是不确定的。只要不是有效信息，就不违背相对论；

2. 爱因斯坦的初衷是想通过量子纠缠这个不可能的现象推翻哥本哈根诠释，但实际上量子纠缠的现象确实存在，在之后的实验中多次被证明；

3. 量子纠缠的系统在被测量之后，纠缠现象就消失了。例如上述的50%AA+50%BB的系统，一旦测量，只能得到AA或者BB，不再维持纠缠状态。