什么是量子糾纏

眾所周知，2022諾貝爾物理學(xué)獎“花落”量子力學(xué)。由阿蘭·阿斯佩、約翰·克勞澤和安東·塞林格憑借糾纏光子實(shí)驗(yàn)、確立對貝爾不等式的違反和開創(chuàng)性的量子信息學(xué)方面的成就摘得桂冠。

量子究竟是個啥？

科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹v量子是最小的能量、動量單位；簡單通俗的講就是你切分某一個物體，切到小的不能再小，那就是量子。

量子糾纏又是個啥？

諾獎結(jié)果公布后，關(guān)于“量子力學(xué)”“量子糾纏”的討論頻頻登上熱搜。到底什么是量子糾纏呢？與我們的現(xiàn)實(shí)生活又有什么關(guān)系呢？

說在前面：量子糾纏對于宏觀物體——換句話說就是你眼睛看得見的所有東西——都沒有任何你能感受到的影響。

量子糾纏是一種奇怪的量子效應(yīng)，在這種效應(yīng)中，兩個粒子的概率被聯(lián)系在一起。舉個例子，假設(shè)兩個粒子相互作用，因此你不知道它們的自旋各是什么，但你知道它們彼此相反，那么這兩個粒子就被稱為糾纏。如果你發(fā)現(xiàn)其中一個自旋向上，那么另一個肯定自旋向下，反之亦然。

如果上述對量子糾纏的解釋你還是有點(diǎn)迷茫的話，小K給你打個比方，只要沒有外界干擾，當(dāng)粒子貓?zhí)幱谏鷳B(tài)時，粒子狗一定處于死態(tài)；而當(dāng)粒子貓?zhí)幱谒缿B(tài)時，粒子狗一定處于生態(tài)。愛因斯坦把粒子貓和粒子狗之間的聯(lián)系成為“鬼魅的超距作用”。為了證明超距作用的存在，愛因斯坦“伙同”另外兩名科學(xué)家提出了大名鼎鼎的EPR佯謬。后來一位叫貝爾的物理學(xué)家提出了一個不等式，如果能證明這個不等式在量子世界中成立，那么愛因斯坦就是對的。那么，今年諾獎的得主們不止證明了量子力學(xué)違背貝爾不等式，還開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)量子態(tài)具有存儲傳輸和處理的潛力。

說到量子糾纏對于現(xiàn)實(shí)生活的影響，我國量子計(jì)算機(jī)“九章”通過構(gòu)建了76個光量子的“量子糾纏”，200秒就解決了過去6億年的計(jì)算；跨越4600多公里并且集成了地面光纖網(wǎng)絡(luò)和“墨子號”衛(wèi)星，能夠?yàn)槿珖?50多個行業(yè)用戶提供服務(wù)；同年5月，“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，首次實(shí)現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸。

什么？量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸？是不是我馬上就可以穿越時空啦？

諾獎“新寵”，

能否顛覆下一代工業(yè)革命？

量子通信和量子計(jì)算是量子糾纏衍生出來的應(yīng)用，從目前的工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的通訊技術(shù)角度來看，大都是光子類通訊方式，技術(shù)也相當(dāng)成熟，但是這類的通信方式保密性不高。量子通訊從理論上來說，無法破譯，具有一對一的高級保密性，是較優(yōu)的選擇。

除此之外，在云存儲、數(shù)據(jù)中心、傳感網(wǎng)和云計(jì)算等領(lǐng)域，量子通信的前景依舊可觀。誕生于20世紀(jì)初的量子力學(xué)不僅改變了我們看待世界的方式，將廣闊的微觀世界展現(xiàn)在世人面前，還催生出激光、晶體管、集成電路、核磁共振成像等現(xiàn)代技術(shù)，徹底改變了人類生活。

編輯：黃飛