庚白尊者
量子通訊衛星是將量子力學應用於實際通訊領域的一項偉大成果，隨著量子通訊衛星的誕生，量子糾纏這一物理名詞也成為了大家討論的熱點，可能大家聽到量子糾纏這個詞的時候，腦海中第一印象就是深奧、難懂、高科技、超光速，其實量子糾纏是一種再普通不過、只能發生在微觀粒子身上的量子效應，這篇文章就和大家聊一聊量子通訊、量子糾纏究竟是怎麼回事？瘋傳的量子糾纏已經超越光速是真的嗎？
量子糾纏概念的提出：EPR佯謬
提起量子糾纏，那就不得不提到EPR佯謬，提到EPR佯謬，那就不得不提到偉大的物理學家愛因斯坦，在1935年，愛因斯坦為了證明如今的量子力學（主要指哥本哈根詮釋）並不完備而提出的思想實驗，我們稱這個思想實驗為EPR佯謬，這裡需要強調一下，為何要在EPR後面加上佯謬呢？
因為愛因斯坦提出的這個思想實驗是基於經典理論提出的，但後來被實驗證明是錯誤的（貝爾實驗證明愛因斯坦是錯誤的，即世界不存在定域性，如果愛因斯坦正確的話，那麼就不會存在當今的量子通訊了），所以我們稱EPR為佯謬，EPR佯謬就是量子糾纏的前身。
量子糾纏到底是什麼？
如果從字面上來理解，可能就是兩個粒子在某種詭異作用下進行的糾纏運動， 但事實上量子糾纏並沒有想象中的那麼複雜，這裡使用兩個粒子組成的糾纏系統給大家簡單的介紹一下：在空間中存在一個不穩定的重粒子，這個粒子在發生衰變後分裂兩個粒子，由於這兩個粒子是由一個粒子衰變而產生的，所以兩個粒子一定遵守角動量守恆定律，也就是說兩個粒子的自旋方向一定是相反的，（自旋是微觀粒子的一個內稟屬性，與宏觀世界中物體繞軸自轉不同）如果其中的一個粒子自旋方向是左，那麼另外一個粒子的自旋方向是右，反之亦然，從理論上來說，不論這兩個粒子相距多遠，哪怕兩者相距是整個宇宙的距離，都不會隔絕兩者間這種鬼魅般的超距作用。
量子糾纏真的超越了光速嗎？
從理論上來說，兩個處於糾纏態的粒子之間的感應速度是瞬時的、超距的，所以兩個粒子的感應速度的確是超越了光速，但這並沒有打破愛因斯坦的相對論，因為相對論提出：宇宙中物質運動與信息傳遞的速度不能超越光速，而兩個粒子的感應速度並不是物質運動，也不屬於信息傳遞，所以量子糾纏速度並沒有打破相對論，可能講到這裡大家會問：粒子之間的感應難道不屬於信息傳遞嗎？
是的，粒子之間的糾纏感應不是信息傳遞行為，因為量子糾纏無法有效的傳遞準確信息，兩個粒子雖然嚴格遵守角動量守恆定律，兩者肯定是一個是左，一個是右，但是我們卻無法在沒有觀察的前提下判斷哪個是左、哪個是右？兩者的自旋方向完全是隨機的、是無法人為控制的，只有當我們對於其中的任意一個粒子進行觀測後，我們才能準確得知兩者的自旋方向。
量子糾纏無法傳遞信息，量子通訊只是加密手段
由於量子糾纏不是信息傳遞行為，所以量子通訊衛星也並非是通訊衛星，它的全稱應該是量子加密通訊衛星，這裡給大家舉一個簡單例子：我們將兩個處於量子糾纏的粒子一個放在地球，另外一個放在水星上，地球與水星的通訊方式如下：如果水星上的人看到粒子的自旋方向是左，那麼表示地球沒有發生地震，如果水星上的人看到粒子的自旋方向是右，則表達此時的地球正在發生地震。
現在我們假設一個場景：地球現在正在發生地震，我們需要向水星傳達地球地震的信息，那麼我們讓水星上的粒子顯示自旋為右，因為兩者的自旋方向是相反的，我們需要讓地球上的粒子自旋為左，這個過程看似很簡單，但上文已經提到了，兩者的自旋完全是隨機的，我們根本沒有辦法控制地球上的粒子自旋反向，所以我們也就無法向水星傳遞正確的信息。
既然量子糾纏不屬於信息傳遞行為，那麼量子通訊衛星也無法應用量子糾纏原理進行信息通訊，它只不過是應用量子糾纏原理研發的一種通訊加密手段而已。
北方有佳人zt
量子糾纏是量子力學中最令人困惑的領域，這是一個不為人知的物理領域，對於大眾而言它並非清晰易懂，並且知識結構相當複雜。
那麼什麼是糾纏？如有共同來源的兩個微觀粒子之間，只要有一個粒子發生了改變，就能立刻影響到另一個粒子，當其中一顆狀態發生改變時，另外一顆也會立即發生相應的變化，以電子為例，自旋是電子的基本性質之一，自旋有兩種指向即上或下，觀測前我們沒法確定兩個糾纏狀態的電子處於哪個狀態，事實上它們正在處於兩種狀態的“疊加態”，只有在停下來的那一刻，我們才能知道究竟哪一面朝上，觀察時，糾纏中的兩個電子總能表現為一個朝上，另一個朝下的狀態，兩者之間建立了一種完美的關聯。當你觀察其中一個電子，那麼另一個電子就會自動變成與其相反的狀態，不論兩個電子相距多麼遙遠，即便跨越千山萬水天各一方，這種關係也是瞬間發生的。
儘管愛因斯坦最早注意到微觀世界中的這一現象的存在，但是這顯然違背了沒有任何物體的運動速度可以超過光速這一條普適原則，因此他認為這種現象是不可能發生的，愛因斯坦將粒子糾纏現象稱為“幽靈般的超距作用”他拒絕承認宇宙的運行如此奇怪，看起來是如此的隨機，並把它的後果比喻為“上帝在擲骰子”。量子糾纏這個現象在現實中根本找不到一個很實在的例子，只能舉一個類似的例子：一對白手套肯定有一個是左手一個是右手，現在有兩個箱子，其中一個箱子放一個，然後兩個人分別把這兩個箱子帶走，一個去南極，一個去北極，然後南極的人打開箱子後發現箱子裡面是左手套，那麼他就瞬間知道了北極那個箱子裝的就是右手套，量子糾纏類似這個，但是不能很好的表達量子糾纏的的這種性質。對於帶箱子去南極的人來說，當他打開箱子那一刻，北極箱子的信息已經瞬間傳遞給自己了，而這個信息並不是南極箱子給他，而是類似量子糾纏這樣的機制傳遞給他了，只要有質量的物體都不可能超過光速的，包括普通的信息傳遞。
要通過科學實驗來展現量子糾纏這種現象極其困難，即便是最微小的環境干擾也有可能打斷所研究粒子間的聯繫，所以到目前為止，人們只成功用光子或與之大小相近的原子在極其微小的範圍內展示過這一現象。
然而，在《Nature》雜誌刊登的一項新研究中，一個由來自不同高校的科學家組成的國際團隊完成了一次創舉——在大規模量級的實驗中實現了量子糾纏現象。這個實驗將有助於擴展人們對於量子力學的認知。這些科學家分別來自澳大利亞的新南威爾士大學、芝加哥大學和芬蘭的兩所高校——阿爾託大學和于韋斯屈萊大學。
該團隊通過對電路施加微波，讓安裝在一枚硅質芯片上的兩個鋁製鼓膜發生高頻振動，併成功使兩個鼓膜的運動產生糾纏現象。這兩個鼓膜只有約 15 微米，大約與人類頭髮的寬度相當，但是它們包含了數十億計的原子，以量子尺度來看是巨大的。與之前糾纏實驗的對象相比，它們要大很多很多。
芝加哥大學分子工程學院的教授 Aashish Clerk 表示：“我們的系統中有兩個很小的振動鼓膜，如果只觀測其中一個，你會覺得它的運動是完全隨機的。但是如果同時觀測這兩個鼓膜，你會發現兩者的振動模式是及其相關的，比方說一個鼓膜向上運動時，另一個就會向下運動。”
他還說：“如果從經典物理的角度來看，兩個鼓膜的振動是不會出現如此強烈的相關性的，這種糾纏現象正是愛因斯坦所說的‘鬼魅般的超距作用’，也是一直令他迷惑不解的現象。”
研究者們消除了各種環境干擾，並讓實驗在零下 273.15℃（接近絕對零度）的溫度下進行。令人吃驚的是，他們的實驗方法使得糾纏狀態持續了相當長的時間，差不多快半個小時。
這個新發現意味著我們有可能在較大的物體中人為“製造”糾纏狀態，而這種可能性在多個方面都有著重大的意義。
小飛的自然與科學
憑空想象的問題😃
