量子糾纏是愛因斯坦為了反駁哥本哈根學(xué)派的量子力學(xué)提出的一種量子力學(xué)現(xiàn)象，在它剛提出時(shí)，是以“悖論”的形式出現(xiàn)的，史稱EPR悖論。因?yàn)樗菒垡蛩固梗‥）跟另外兩位同事波多爾斯基（P）和羅森（R）共同提出的，因此以三人名字的首字母命名為EPR悖論。所謂悖論，就是說它在理論上是存在邏輯矛盾的——量子不確定性與狹義相對論里信息傳遞不能超過光速存在矛盾。不過隨后哥本哈根學(xué)派的領(lǐng)軍人物玻爾解決了這個(gè)矛盾，因此，現(xiàn)在一般稱之為EPR佯謬而非悖論，即假的邏輯矛盾。也就是說現(xiàn)在的量子糾纏跟相對論并沒有矛盾，它不違反相對論。下面我們來詳細(xì)了解一下。

什么是量子糾纏？

量子糾纏是愛因斯坦根據(jù)哥本哈根學(xué)派對微觀粒子的不確定性原理的詮釋，提出這樣一種思想實(shí)驗(yàn)：用特殊方式制造一對量子態(tài)存在關(guān)聯(lián)性的粒子，比如一對自旋方向相反的粒子，基于守恒定律，這對粒子具有相反的自旋，其中一個(gè)是左旋，另一個(gè)必定是右旋。按照哥本哈根學(xué)派對量子力學(xué)的詮釋，微觀粒子在被準(zhǔn)確測量到之前，狀態(tài)是不確定的，它的狀態(tài)只有在被測量到的那一刻才確定。

那么問題來了，假如我們通過實(shí)驗(yàn)裝置把制造出來的一對關(guān)聯(lián)粒子分開到相距遙遠(yuǎn)的相反的方向，然后分別測量它們會怎么樣？根據(jù)哥本哈根詮釋，這一對量子態(tài)互相糾纏的粒子是在被測量到時(shí)量子態(tài)才被確定，然而當(dāng)我們把兩個(gè)粒子分開到足夠遠(yuǎn)，比如1光年，當(dāng)我們測量其中一個(gè)后，它隨機(jī)坍縮到一個(gè)確定的狀態(tài)，與此同時(shí)，另一個(gè)也必然同時(shí)坍縮到相反的狀態(tài)，這是基于守恒定律的必然結(jié)果。但問題是，這兩個(gè)粒子是如何告知對方自己坍縮到什么狀態(tài)以讓對方坍縮到相反狀態(tài)的？它們是超光速通信了？

愛因斯坦支持這是一種鬼魅般的超距作用，明顯違反了狹義相對論的信息傳遞光速極限。后來惠勒給它起了一個(gè)名字：量子糾纏。

破局——玻爾的解釋

玻爾在愛因斯坦提出EPR悖論后不久，就給出了解釋：愛因斯坦犯了概念性錯(cuò)誤，在測量前并不存在一對糾纏粒子，在沒測量前你壓根不知道是否制造成功一對糾纏粒子，因此，在這對糾纏粒子被分別測量到之前，“它們”實(shí)際上依然是一個(gè)整體，只有一個(gè)波函數(shù)，直到被測量到的那一刻，這個(gè)波函數(shù)才坍縮成為一對狀態(tài)關(guān)聯(lián)的粒子。

玻爾這個(gè)解釋完美符合哥本哈根學(xué)派的量子力學(xué)詮釋，同時(shí)又不違反相對論，因?yàn)椴ê瘮?shù)坍縮過程根本不需要信息傳遞，也就沒有了超光速傳遞信息的問題。

量子糾纏的速度問題

如果認(rèn)真看了上面的介紹，你可能已經(jīng)看出來了，這量子糾纏根本不需要時(shí)間啊，那題目里的光速10000倍又是怎么回事？

這其實(shí)就是理論與實(shí)驗(yàn)的區(qū)別。根據(jù)理論，量子糾纏是瞬時(shí)的，沒有速度這個(gè)概念，如果硬要有，那它的速度就是無限的。但這只是量子力學(xué)的一個(gè)理論假設(shè)，任何科學(xué)理論的提出都是需要通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證的。目前對于量子糾纏“響應(yīng)速度”，即糾纏粒子對坍縮的同時(shí)性最高精度的實(shí)驗(yàn)來自中科大的潘建偉團(tuán)隊(duì)利用墨子號做出的千公里級量子糾纏實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是量子糾纏的“響應(yīng)速度”只是超過光速4個(gè)數(shù)量級，也就是數(shù)字后面跟4個(gè)0。這是目前實(shí)驗(yàn)水平所能達(dá)到的測量精度，而并不是說量子糾纏只是光速的10000倍。

總結(jié)：量子糾纏與速度無關(guān)

從上面的論述里，大家應(yīng)該已經(jīng)明白，量子糾纏壓根不需要響應(yīng)速度，它理論上就是瞬時(shí)的，但這個(gè)過程沒有信息傳遞，且理論上就無法用于傳遞信息，因?yàn)樘s是隨機(jī)的，任何一方的測量者都無法選擇測量到的具體量子態(tài)，自然也就無法控制另一方的測量結(jié)果。所以它并不違反狹義相對論的信息傳遞光速極限。

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