转自：中国科协

信赖诸位皆戴过成双成对的手套吧？

爽气的冬天，外出前颤颤巍巍翻出一只手套——惟有左手，右手不见了。你心里简直坐窝就有了判断：掉在抽屉边、衣柜的边缘里，不知说念跑到那处去了的那只，或者率即是右手。

于是你倾肠倒笼找了半天，终末居然在衣柜的边缘里发现了它。提起来一看，没错，是右手。

“量子纠缠”就像一双“纠缠手套”。图源：作家AI生成

这一刻，你和那只“失散手套”之间，好像完成了一次高出空间的默契。不需要打电话证明，不需要发微信问“你那边那只是什么情况”，只消看凯旋里这一只，你就知说念另一只或者率是什么。

这像极了阿谁老练又生分的词——量子纠缠。所谓量子纠缠，是指两个或多个量子系统的举座状况无法拆分红各个单独系统状况的简便组合，只可作为一个举座来描摹，因此它们的测量终端会呈现出超越经典相关的强相关。

天然，的确的量子纠缠并不是鄙俚手套这样简便。手套的左手和右手，早就依然信赖好了；但量子天下里的粒子，却要奇怪得多。它们之间的相关，不单是是“我不知说念谜底”，而是大天然自己可能并莫得提前把谜底写好。

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科学家会告诉你，量子纠缠是微不雅天下里两个粒子之间的奥妙相关：不管相隔多远，对其中一个粒子进行测量，另一个粒子的测量终端皆会发达出热烈相关。爱因斯坦不可爱这东西，曾把它称为“鬼怪般的超距作用”。

但别被“粒子”“状况”这些词吓住。你手里那只手套，天然不是量子纠缠自己，却是领悟量子纠缠最佳的初学说念具。

量子纠缠是什么？

鄙俚手套vs“纠缠手套”

先看鄙俚手套。

一副手套，左手即是左手，右手即是右手。假如把它们分装进两个盒子，寄给北京的张三和纽约的李四，掀开盒子之前，谁也不知说念哪个盒子里是左手。但不错信赖的是，“哪个盒子是左手、哪个盒子是右手”这件事早就定好了。掀开看到左手的阿谁盒子，内部本来就装着左手的手套。

这叫“经典相关”。平平无奇。

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当前，量子“魔法”来了。

量子纠缠里的“纠缠手套”，在掀开之前，每只皆不是信赖的左手或右手。它处在一种“既左又右”的隐隐状况，物理学家叫它“重复态”。两只手套作为一个举座分享合并个运说念：要是张三和李四用合并种形态掀开盒子，它们的终端必定严格配对，但谁是哪只，没东说念主知说念。在圭臬量子力学的描摹中，这个谜底并不是提前写好、藏在盒子里的。用更物理的话语说，所谓纠缠态，即是多个粒子的举座状况不可拆成“粒子A的状况×粒子B的状况”这样几个单粒子状况的乘积，由此导致它只可作为一个举座来描摹。

然后，张三在北京掀开盒子——哗。

看到右手的那刹那间，纽约李四手里的手套要是也用相同形态掀开，就一定会看到左手。

不是张三“告知”了李四，也不是北京有什么奥妙信号一刹飞到了纽约。更准确地说，是这两只量子手套本来就不可被当作两个全皆独处的小东西，它们共同构成了一个不可分割的举座。你对其中一只进行测量，得到的是这个举座状况的一部分终端；过后两东说念主把记载拿来一比对，就会发现终端之间有一种远超鄙俚手套的默契。

分发到两地的“纠缠手套”。图源：作家AI生成

为什么不可超光速通讯？

因为只可“拆盲盒”

信赖灵敏的你依然发现，量子纠缠不错结束不限距离的超远距离信断交互。那么，是否也不错诓骗它进行超光速通讯呢？

比如，让张三在北京，李四在纽约，约好同期掀开盒子。掀开之后看到左手算0，右手算1。然后用这副手套发摩斯电码，左手右手左傍边，一刹传到大洋此岸，比光速还快，岂不好意思哉？

思法很好意思好，但物理定律不允许啊。

重要在于，纠缠天然能让双方的终端配对，火狐体育(中国)世界杯IOS|Android手机app下载却不可让一边把“我测到了什么”平直告诉另一边。

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张三在北京掀开盒子，看到左手或者右手；李四在纽约掀开盒子，也看到左手或者右手。双方的终端如实会高度相关，但李四只看我方手里的终端时，看到的仍然是一串无意乱码。他不知说念张三什么时分测量了，也不知说念张三测到了什么，更不知说念张三思不思用它传递信息。

比如，张三看到的是一串终端：左傍边右右傍边。李四看到的是另一串终端：右右左左傍边左。过后两东说念主把记载一双，才会发现：“正本每一步皆配上了！”

问题就在这个“过后”。他们必须通过电话、齐集、光纤等经典通讯形态交换记载，才气知说念双方终端如实相关。而经典通讯最快也不可迥殊光速。是以，量子纠缠天然能产生高出空间的强相关，却不可用来超光速发音讯。

说白了，纠缠像是让两个东说念主各自拆盲盒：隔断之后，终打量互配对；但你不可靠我方的盲盒，坐窝读出对方思说什么。思告诉李四“未来吃饭”，张三照旧得老老真诚提起手机打电话。

是以你看，量子纠缠莫得突破光速牺牲。

是以，“量子纠缠”到底聪颖啥？

不可超光速发微信，这种“默契”还有效吗？天然有。量子纠缠天然不可传递超光速信息，却能成为量子守密通讯和量子计较的垂危资源。

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信息安全的“防拆封条”——量子守密通讯

张三和李四那串无意配对的乱码，看似不必，其实不错形成密码钥匙。

他们各自记载测量终端，再通过公开但经过认证的经典信说念筛选、纠错和隐秘放大，终末保留住来的无意数，就惟有两东说念主知说念。

更妙的是，这把钥匙自带“防拆封条”。一朝有东说念主半途偷看，就会打扰量子状况，并在统计终端中留住特别印迹。张三和李四抽取一部分终端比对，要是发现误码率特别升高，就不错判断“有东说念主动过！”，密钥飞速作废。

诓骗“量子纠缠”旨趣进行“量子守密通讯”。图源：作家AI生成

这不是单纯依靠算法加密，而是在理思模子下，由物理定律给出安全范围。从“墨子号”到“京沪主线”，再到“济南一号”等量子微纳卫星，量子守密通讯正在从实验室走向的确天下。

2

算力的“分身术”——量子计较机

传统计较机措置信息，要么0，要么1。量子计较机使用的“量子比特”，却不错像那只“既左又右”的手套，同期处在0和1的重复态中。

但量子计较机不是简便地“同期走完所有这个词歧路”。它的确狠恶的场地，是诓骗重复、干预和纠缠，让荒唐谜底相互对消，让正确谜底逐步增强。换句话说，量子计较不是暴力穷举，而是用量子力学再行筹画“寻找谜底”的形态。

比年来，中国在光量子和超导量子计较标的皆获取了垂危进展。“九章”“祖冲之”“本源悟空”等代表性效能，正在鼓励量子计较从实验考据走向工程应用。

天然，今天的量子计较机还不是无所不可的“超等电脑”。它们当前主要在特定问题上展示上风，距离大鸿交流用量子计较仍需跨过量子纠错、系统安靖性和芯片推广等关隘。

另极少垂危的是，并不是任何两个粒子之间皆有量子纠缠，本体上，量子纠缠是需要制备的。举例，在光学实验中，科学家常常诓骗非线性光学历程来制备纠缠光子。天然在多个粒子之间也不错开辟量子纠缠，但一般而言，粒子越多的纠缠态就越遏止易制备。因此，在实验上，纠缠的制备和保存时时成为瓶颈。

结语

从信息论可证安全的守密通讯，到面向特定问题的量子计较优胜性，那双看不见摸不着的“量子手套”，正在从实验室走进实践天下。

它不可让你超光速发微信。但它有望让通讯更安全，让计较更高效，让来日的信息本事领有新的底层器用。

天下最底层的逻辑，可能比任何科幻故事皆要奇异，也比你柜子里的手套，更“魔法”极少点。

规划制作

作家丨栾春阳中国移动通讯参议院来日参议院参议员

审核丨袁岚峰中国科学本事大学副参议员中国科学本事大学科技传播系副主任中国科协科普参议员

规划丨何雨濛

责编丨何雨濛火狐官方网站