量子糾纏到底是什麼？為什麼它讓無數科學家抓狂？

一提起量子糾纏，相信很多朋友都聽說過。這個概念是量子力學裡面的，當我們研究微觀世界就會用到這個概念，但是量子糾纏到底是什麼？今天我來談談這個問題。

首先要明白微觀世界和我們宏觀世界有一個很大差別，微觀世界裡面一切都是概率，這個我在前面的文章中已經反覆提到過。什麼叫一切都是概念？就是說一個微觀粒子此時在哪不知道，只能說在某某位置的概率是多少，一個微觀粒子此時速度是多少不知道，只能說速度是某某的概率是多少。所以當微觀世界一切用概率來解釋，就使得我們對微觀世界的預測出現了「不確定性」。

這裡有一個關鍵大家要注意，比如當微觀粒子未被觀察前，到底處於啥狀態我們並不知道，這裡就有兩種可能，第一種就是微觀粒子處於一個固定的位置和一個固定的速度，第二種是微觀粒子處於所有位置並擁有多種速度。這兩種可能哪種可能性更大？不言而喻，肯定是第一種。因為我們的宏觀世界就是屬於第一種，當你觀察一個小球之前，小球肯定是擁有一個固定的位置和速度的，你觀察後只是「發現」了小球的參數而已，換言之你不去觀察，小球此刻的速度和位置肯定也是不會變化。這就是宏觀世界的確定性特徵。

但是到了微觀世界，物體被觀察前卻處於剛剛說的第二種可能性，也就是微觀物體處於任意位置並擁有任意速度。但是這種類似超能力的狀態我們如何表達呢，於是物理學家發明了一個概念「疊加態」，表示被觀察前微觀粒子處於多種狀態的疊加，每個狀態都分到一定的概率。這樣一來概率和疊加態就能結合起來一起完整得描述微觀物體了。

那麼量子糾纏是如何產生的呢？其實就起源於這個疊加態，疊加態的出現使得微觀粒子被觀察前可以擁有多個位置和速度，相當於微觀世界自己出現了多個分身，每個分身都擁有一個位置和速度。但是這個分身狀態會在你觀察的一瞬間馬上消失，變成一個微觀粒子且只擁有一個位置和速度。也就是說你對其的觀察會導致這種「分身狀態」消失，變成我們宏觀世界能理解的一個固定態（也叫本徵態）。

那麼為啥這個過程會產生量子糾纏呢？因為當你未觀察前，微觀粒子雖然同時處於多個位置，但是每個位置分到的概率值不同，這些概率值和位置信息有密切關係，可通過薛丁格方程求解出來。但是你一旦去觀察，假設找到了微觀粒子正在A處，那麼A處出現微觀粒子的概率值瞬間變為100%，其餘地方概率值瞬間變為0%。也許你對這個概率值的突變不會覺得好奇，因為已經知道微觀粒子在A處，那肯定A處概率值是100%，其餘地方變為0%，我們宏觀世界不也是這樣的嗎？

如果你這樣理解，的確沒錯，但是問題的關鍵在於這裡出現了概率值的突變。假設此時A位置和其餘位置相隔很遠很遠會發生啥情況？你去觀察A處，很遠處的概率值也會瞬間變為0%，也就是說你對A位置的某個操作，竟然超越了時間和空間的限制，瞬間影響到了遠在天邊的地方的狀況。

這種瞬間作用是不符合愛因斯坦「光速上限」規則的。有了這種瞬間改變遠方概率值的能力，那麼就會出現一種情況，比如一個光子經過BBO設備（BBO可以使得一個光子分開成2個能量減半的光子），就會產生2個光子，這兩個光子就會出現所謂「糾纏態」，我們假設其中一個叫A光子，另一個叫B光子，在你們對這兩個光子進行觀察前，這兩個光子都處於疊加態，當你對A光子進行檢測，發現A光子是偏振向上，那麼這個檢測過程會瞬間影響到B光子，讓B光子的偏振變為向下。也就是說對A的測量已經直接影響到了B，這就是量子糾纏。

但是以愛因斯坦為首的眾多科學家並不認可這個瞬間作用，認為肯定是有某種隱變量未被我們發現，而且這個作用也是需要花費時間的。所以有很多物理學家開始研究這個糾纏態的內在機理，企圖從原理上說明糾纏態的瞬間作用是不存在的，糾纏態的作用過程肯定是有一套自己的內在機理。無數科學家抓狂的研究，但是也沒能找到這個內在機理，其實目前的科學實驗已經證明了這個糾纏態的瞬間作用的確是存在的，也就是說對A測量的確是瞬間影響到了B，這個影響過程沒有花費時間。但是糾纏態是如何瞬間影響遠在天邊的地方，這個目前科學家尚無定論的，但是至少我們明白一點，利用量子糾纏，我們可以向遠在天邊的人們傳遞一些信息，比如我對A輸入01001，那麼糾纏態的另一邊就會收到10110，這個傳遞過程沒有傳遞有質量的物體，卻傳遞了信息，為我們的溝通手段提供了一種全新的方式。我是小彭來給您解惑，如果喜歡文章可關注。