一张图读懂量子纠缠（一口气搞懂量子纠缠的由来）

说起量子纠缠，很多人都蜜汁困惑。比如：量子纠缠可以实现超光速。这一点连爱因斯坦都无法理解。

其实，我们普通人不明白和爱因斯坦的是不一样的，因为大多数人连为什么量子纠缠会超光速都不清楚。今天，我们就来聊一聊量子纠缠到底咋来的？

这个要从我们的世界开始说起，话说牛顿的经典力学能够解释我们用肉眼所能看到的世界。当时很多人都以为物理学已经到了尽头，再也不会发展。

可万万没想到，大家都太自信了。在近代，人类观测技术水平直线上升，能开始知道原子及原子以内的世界。

这时候他们发现，量子的世界压根跟人类看到的世界不是一回事，这让很多人都很困惑。那这个世界有啥奇怪的呢？最大的不同就是：概率。

在这个世界充满了不确定性，你永远无法预测下一刻，某个电子的位置，你只能知道的是电子出现在某个位置的概率是多少。

这个世界太让人感到匪夷所思，以至于连薛定谔这样的物理大神都不能接受。于是，他提出了薛定谔的猫。那什么是薛定谔的猫呢？

薛定谔

这个思想实验是这样的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。按照我们生活的世界的逻辑来理解，猫要么死，要么活。

薛定谔的猫

可量子世界不这样，实际上猫是处于又生又死叠加状态的，猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时才能确定。

可能很多人没想到的是，虽然薛定谔的成就对于量子力学有奠基作用，他本人一直都觉得这种离奇的事情不合理的，这样的理论知识暂时性的，所以他提出这个思想实验时，其实是用来嘲讽量子力学的支持者。而嘲讽的就是这个“叠加态”的不可思议。

和薛定谔站在同一条战线的领军人物，也同样对量子力学有奠基作用的爱因斯坦和德布罗意。

德布罗意

而爱因斯坦作为反对量子力学的领军人物，他和薛定谔一样。也在试图想办法去证明量子力学有漏洞。

在1935年，他带着两个小伙伴一起发表了篇著名的文章，这篇文章名震物理学江湖。人们把管这篇文章叫做EPR实验。EPR是取自这三个人的名字的首字母（E:爱因斯坦 、P：波多尔斯基和R：罗森）。

在这篇文章中，爱因斯坦通过叠加态和守恒律得出了一个结论，那就是量子世界会发生超光速的事情。那究竟是咋回事呢？

叠加态之前在薛定谔的猫中说到了，现在再来说说守恒律是啥，最简单的守恒律其实就是1 1=2。这个守恒其实就是我们这个世界的基石。物理里面的守恒律其实很多，比如能量守恒，动量守恒等等。其实意思和1 1=2是一样的。就是说一个系统里面，能量无论转化成什么形式，总量是固定不变的。

那为什么两个东西加起来就能超过速呢？

事情是这样的，如果做量子力学相关实验室时，通常会用到电子。而且一般一整就得整一对。要知道，如果把两个电子看成一个系统，那这两个电子就要满足守恒律。

比如说：动量守恒，或者角动量守恒。因为电子有自旋这个物理量，所以就要满足角动量，那这两个电子就得时时刻刻保持着自旋相反的状态，无论离得多远，毕竟是在一个系统内。

要知道电子又是处于叠加态的。所以这两个电子，同时要处于叠加态，又要保持自旋相反。

如果两个电子离得无限远，当一个电子坍缩了，另一个也会同时坍缩，因为他们又要守恒，所以他们自旋就会相反。

可问题来了，离得这么远，那头的电子咋知道，这边的电子坍缩了？又咋知道对方自旋的方向？就是传递这个信息，最快也是光速，光速也要跑一会呢，可这两个电子按照理论来看，就应该是同时坍缩，而且自旋相反。

要知道爱因斯坦的相对论里有个基本假设：光速是物质和信息传递的最快速度，所以这让爱因斯坦根本无法接受。所以他经常吐槽量子力学有问题，最有名的就是：

这也就是量子纠缠的来源。后来还是薛定谔看到这篇论文时，就给这个现象取名叫做量子纠缠。发现没有？量子力学中，你最熟悉的这些词都是薛定谔取的，甚至很多人都以为薛定谔就是量子力学的终极打Boss。可实际上呢？这货竟然是反对者。那些真正的拥趸不是物理学专业的很少人会知道。这件事告诉我们，会取名是一门手艺，搞得好还能名垂千古。

那到底是谁对谁错呢？经过了几十年的研究，EPR实验变成了EPR佯谬。在物理学中，看到佯谬就要小心了，其实薛定谔的猫也叫做薛定谔的猫佯谬。

简单理解就是，看起来好像是错的，但实际上是对的。量子纠缠看起来是错的，但实际是对的的，薛定谔的猫也同样。

所以EPR实验变成了EPR佯谬就是说，爱因斯坦错了。

而证明他错了的人，叫做贝尔。他是爱因斯坦的信徒，想证明爱因斯坦是对的，于是，他提出了贝尔不等式。

结果这个不等式导出爱因斯坦错了，简直是物理史上第一个脑残粉，有木有？

后来，很多实验都证明了贝尔不等式的推论。

再后来，2018年7月，中国科大潘建伟团队实现18个量子比特纠缠，再度刷新世界纪录。