每當我們一提到量子理論，總會有一些糾結，那就是究竟什麼是量子？量子理論中的量子糾纏到底是怎麼回事？當然，也有的人認為，量子理論太過詭異，我們普通人能理解嗎？
如果想從這幾方面入手，千萬不要以為量子理論是什麼玄學的東西，量子理論能夠真正地解釋一些現象，而這些現象，用宏觀的理論是解釋不了的。
一．什麼是量子？
我們把物質細分再細分，你可能說是分子，原子，電子等等。那麼分子，原子，電子是量子嗎？
我們先別下結論，為什麼呢？原來量子最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。後來的研究表明，不但能量表現出這種不連續的分離化性質，其他物理量諸如角動量、自旋、電荷等也都表現出這種不連續的量子化現象。這同以牛頓力學為代表的經典物理有根本的區別。量子化現象主要表現在微觀物理世界。描寫微觀物理世界的物理理論是量子力學。量子一詞來自拉丁語quantus，意為“有多少”，代表“相當數量的某物質”。自從普朗克提出量子這一概念以來，經愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀的前半期，初步建立了完整的量子力學理論。絕大多數物理學家將量子力學視為理解和描述自然的基本理論。
也就是說，量子是指“相當數量的某物質”，而這些物質是“量化”的，及其微小。因此，量子是量化了的物質，用經典物理學就無法解釋其現象了。
二．雙縫干涉實驗
在量子力學裡，雙縫實驗是一種演示光子或電子等等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在這種更廣義的實驗裡，微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑，從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移，因此產生干涉現象。
這說明什麼問題呢？往下看。
假若光束是由經典粒子組成，將光束照射於一條狹縫，通過狹縫後，衝擊於探測屏，則在探射屏應該會觀察到對應於狹縫尺寸與形狀的圖樣。可是，假設實際進行這單縫實驗，探測屏會顯示出衍射圖樣，光束會被展開，狹縫越狹窄，則展開角度越大。在探測屏會顯示出，在中央區域有一塊比較明亮的光帶，旁邊襯托著兩塊比較暗淡的光帶。
如果稍微改變雙縫實驗的設計，在狹縫後面裝置探測器，專門探測光子通過的是哪一條狹縫，則干涉圖樣會完全消失，不再能觀察到干涉圖樣；替代顯示出的是兩個單縫圖樣的簡單總和。這種反直覺而又容易製成的結果，使得物理學者感到非常困惑不解。
這種詭異的現象，就是所謂的量子糾纏。
三．量子糾纏如何解釋？
一開始愛因斯坦對此現象很困惑，愛因斯坦堅信自然規律具有確定性，物理過程具有內在聯繫，客觀事物真實存在，並滿足物理規律的嚴格約束，任何表面隨機的過程，都存在更根本的物理聯繫。
在上世紀初，以玻爾等人發展起來的量子力學詮釋，稱作哥本哈根詮釋，該詮釋的其中一個基本假設，叫做“不確定性原理”。
不確定性原理指出，一個粒子的關聯量（比如位置和速度、時間和能量等等）之間，存在本質的不確定，這種不確定是原則性的，我們沒有任何辦法得知不確定性間內在機制。
於是，在愛因斯坦和玻爾的多次“爭論”中，愛因斯坦說了那句著名的一句話——“上帝不擲骰子！”
在爭論中，物理學家薛定諤提出了一個思維實驗。
薛定諤的貓的思維實驗，是一個極為怪異的思維認知。這個認知過程就是將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發生衰變，會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；如果鐳不發生衰變，貓就存活。什麼意思呢？貓到底是死還是活，是取決於貓還是裝有氰化物的瓶子呢？原來根據量子力學理論，由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加，貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。但是，不可能存在既死又活的貓，則必須在打開箱子後才知道結果。該實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯繫起來，以此求證觀測介入時量子的存在形式。隨著量子物理學的發展，薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題和哲學爭議。
這個實驗引發了愛因斯坦與薛定諤的一次論戰。
在爭論的焦點就是量子糾纏到底有沒有？
四．量子糾纏到底有還是沒有？
剛才講到愛因斯坦與薛定諤的論戰，其焦點就是薛定諤的貓到底是活貓還是死貓。
為此，愛因斯坦設想了一個新的方案：想象一堆性質不穩定的火藥，很有可能在一年內都不會爆炸。他寫道：“原則上這很容易用量子力學的形式表示”，對於火藥這一年內的情況，薛定諤方程的解釋看上去合情合理，然而“一年以後情況完全變了，這時波函數ψ（薛定諤在1926年引入量子理論的波函數）描述的便是一種既還沒爆炸又已經爆炸了的混合狀態。”愛因斯坦在信中激動地表示，不僅僅是玻爾，所有物理學家都不應該接受這種無稽之談，因為“ 現實中並不存在介於已爆炸和未爆炸之間的狀態”。他堅信大自然必定會在兩者間做出選擇，因此物理學家也該如此。
收到愛因斯坦有關火藥實驗的信約十天後，薛定諤回覆了
他想到的新花樣：他的盒子裡放的不是火藥，而是一
貓。
薛定諤寫道：“ 密閉的鐵匣子裡放著一個蓋革計數器和少量的鈾，因為量非常少，所以很可能一個小時內有一個原子衰變的概率和沒有衰變的概率一樣。當第一次衰變發生時，通過繼電器，裝置會釋放錘子砸碎一瓶氫氰酸。另外殘忍的是，還有一隻貓被關在這個鐵匣子裡 。”與愛因斯坦的例子一樣，薛定諤假想預定的時間過後，根據量子力學的理論，“ 此時既可以說貓是活得，又可以說貓是死的。
後來，愛恩斯坦非常同意薛定諤的設想並在回信道“你的貓實驗說明我們的意見完全相同，既包含生又包含死的波函數ψ不能被用來描述現實的狀況。”
兩位偉大的科學家終於握手言和了。其實，薛定諤多年來的提出貓的本意是挫敗量子理論，結果，令人諷刺的是，正是他的怪異的薛定諤的貓成就了量子理論，在真正意義上引發了一場量子革命！
小結：量子糾纏是一種物理資源，如同時間、能量、動量等等，能夠萃取與轉換。應用量子糾纏的機制於量子信息學，很多平常不可行的事務都可以達成：
量子密鑰分發能夠使通信雙方共同擁有一個隨機、安全的密鑰，來加密和解密信息，從而保證通信安全。在量子密鑰分發機制裡，給定兩個處於量子糾纏的粒子，假設通信雙方各自接受到其中一個粒子，由於測量其中任意一個粒子會摧毀這對粒子的量子糾纏，任何竊聽動作都會被通信雙方偵測發覺。
密集編碼（superdense coding）應用量子糾纏機制來傳送信息，每兩個經典位元的信息，只需要用到一個量子位元，這科技可以使傳送效率加倍。
量子隱形傳態應用先前發送點與接收點分享的兩個量子糾纏子系統與一些經典通訊技術來傳送量子態或量子信息（編碼為量子態）從發送點至相隔遙遠距離的接收點。
量子算法（quantum algorithm）的速度時常會勝過對應的經典算法很多。但是，在量子算法裡，量子糾纏所扮演的角色，物理學者尚未達成共識。有些物理學者認為，量子糾纏對於量子算法的快速運算貢獻很大，但是，只倚賴量子糾纏並無法達成快速運算。
在量子計算機體系結構裡，量子糾纏扮演了很重要的角色。例如，在單路量子計算機（one-way quantum computer）的方法裡，必須先製備出一個多體糾纏態，通常是圖形態（graph state）或簇態（cluster state），然後藉著一系列的測量來計算出結果。
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