什么是量子和量子纠缠？

物理思维  北京科技大学物理教师

量子的本意是“一份一份”的意思，打个比方我们坐飞机，在飞机上会给每人一份标准的口粮，这一个package，就可以被称为一个“量子”。

在物理里面，人们最早在黑体辐射中发现光的能量是“一份一份”的，换句话说是量子化的，每个量子是hν，h是普朗克常数，是个很小很小的数，ν是光（电磁辐射）的频率。

按照这个概念，物质都是量子化的，比如电的量子是“电子”，普通物质的量子是“原子、分子”等等。进一步，物理学家发现在原子中，电子的能量只能取分立的确定的值，我们说电子的能量也是量子化的，所谓量子力学就是物理学家在研究原子中电子的运动的过程中创建的。

普朗克为了解释黑体辐射，引入了E=hν。在大多数情况下，量子是作为一个前缀使用的。比如：量子力学，量子纠缠，量子材料，量子计算，量子通讯等。字面的意思就是说这些概念都和量子力学有关。

量子力学是在研究原子物理的过程中创建的，后来又被物理学家应用于场论和粒子物理，固体物理，量子化学等非常不同的领域，并全部都取得了非凡的成功，解释了从希格斯玻色子，到超导现象，到化学反应速率等不同层次，非常广泛的物理现象。现在人们已经普遍认为量子力学是全部自然科学的基础，而且是久经考验，非常牢靠的基础。

在量子力学中，粒子的运动状态用波函数表示，比如一个电子的运动可以表示为|+》或|-》，分别表示这一个电子的自旋是向上的或者是向下的状态。

那么两个电子呢？

可能是这样的：|++》，|+-》，|-+》和|--》，分别表示第一个电子自旋向上，第二个电子自旋也向上；第一个电子自旋向上，第二个电子自旋向下等等。

根据量子力学，波函数的叠加也是波函数，比如对一个电子而言，a|+》+ b|-》也是一个波函数。

我们现在把两个电子的波函数也叠加起来，可以构造出这样的波函数：

这样的态就是一个量子纠缠态，分母的根2是归一因子，可以先不去管它，观察这个波函数的分子部分，我们发现我们没法说第一个电子的自旋到底是向上（+）还是向下（-）的了，我们只知道有两个电子，其中一个自旋向上，而另一个自旋向下。

这就是量子纠缠的一个例子。

我们还可以把这样两个纠缠起来的电子给分开，让它们相互远离，假设我们对其中一个电子做测量，假如测量结果是自旋向上（+），由于测量的关系，这里发生了量子坍缩，我们可以立刻推断位于远方的另一个电子的状态一定是自旋向下（-）。

黑洞家的铲屎官 科学问答达人

量子

开尔文曾说过的物理学史上有两大乌云，一就是黑体辐射，发展出量子力学；二是MM实验与以太漂移说的矛盾结果，发展出相对论。

今天我们主要说第一朵乌云“黑体辐射现象”引出的量子概念。其最早由德国物理学家M.普朗克在1900年提出，用此概念很好的解释了黑体辐射的实验现象。量子指的是不可再分的基本单元，物质和能量是由此基本单元的整数倍组成，表现出不连续的量子化现象。量子这个词的英语来源于拉丁语，表示的是“一定数量的能量或物质”。量子表示的是一类东西，跟我们平常所说的电子，原子，中子等是有本质区别的。

量子纠缠

接下来我说一下这个量子纠缠是什么？水平有限，原谅我我只能通俗的去说。有这样一个基本粒子（我们都知道其有自旋的性质），因为外力分解为两个粒子A和Ｂ，这两个粒子分离的距离很远，此时我们观察A粒子，如果其是左旋，那么根据已知的定律，那么Ｂ粒子一定是右旋的。那么问题来了，根据量子力学的不确定性原理，A粒子没观察之前既左旋又右旋（薛定谔的猫既生又死），那么只要一观察，A粒子的状态就会确定，那么B粒子的自选状态也会随之确定，如果A和Ｂ粒子足够远，就可能发生超距作用，就是大家比较感兴趣的超光速。这就是量子纠缠。

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沈大哥 文化问答达人

一.什么是量子？一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子的能量、电荷、出现的位置、动量、角动量等物理量的分布是不连续的。量子物理遵守统计规律，波粒二象性，海森堡测不准（不确定）原理等规律。

二.什么是量子纠缠？

1.系统和状态。量子纠缠中发生纠缠的两个粒子也必须是“一家人”，物理学中说成是“同一个系统”。我们识别这两个粒子的物理特征是“状态”。什么是状态呢？以两个人为例。甲乙二人，甲头朝上，乙也头朝上，这叫系统中的甲乙二人具有同一（相同）状态。甲头朝上，乙头朝下，（或甲头朝下，乙头朝上）叫做系统中甲乙二人具有相反状态。微观粒子充斥我们周围空间，但是两两粒子间并不发生纠缠，这是因为它们不处于“同一系统中”。因为“处于同一系统中”是量子纠缠的前提条件。

2.量子叠加态。量子叠加也会产生纠缠，这是由量子力学中的一个有趣的“薛定鄂猫”实验给出的一种量子态。

量子叠加态不光有“人头朝上和头朝下”那么两种。好比这个人是跳街舞的，可以上下翻倒立，可以前后翻滚，可以脚手振动，可以就地打圈，可以平动滑动，可以腾空翻飞，可以側身转动……这些动作集于人（量子）一身就叫叠加，如果有两个（或多个）量子是同一系统的，他们都会跳出这迷人的舞蹈，这就是量子纠缠。

量子叠加现象为量子计算机的并行运算，量子算法，量子编码提供了理论基础。量子叠加态的状态越多，则自由度越大，要表示的维度越大，操纵量子越困难。但是其量子比特越大，进行计算机量子并行计算的信息量越大越快，这是量子物理学家为什么乐此不疲地去探索量子叠加，量子纠缠和量子操纵的道理。

3.量子纠缠的“坍缩”。对处于同一系统中发生纠缠的任意量子进行测量（观察），则系统量子纠缠态解除，成为一个确定事件。这就是量子纠缠的“坍缩”。量子纠缠和量子纠缠坍缩现象是量子通讯加密的理论基础。

三.诡异的量子纠缠机理。

在量子力学中的量子纠缠的“速度”远超光速，几乎与“说曹操曹操就到”相当。只要是同一系统的两个量子发生纠缠，不管它们相隔多远，一个量子的状态发生改变，另一个量子的状态随之发生改变，这“速度”并不受光速的限制。 量子纠缠为什么会这样快的“速度”呢？科学家试图用“场”理论、“弦”理论、甚至是早被物理学家拋弃了的“以太”说来解释，都不能得到令人信服的结果。所以“量子纠缠”至今被人怀疑。量子纠缠的机理，量子纠缠的速度等一系列问题，也好象与人的“意识”有关，让人脑洞大开，极大可能改变人们的世界观。 再说多了，很多唯物论者会骂上阵来。我认为，这是上帝留给下一位诺贝尔物理学奖获得者的课，心急也没用。等等吧，总会有人揭开量子纠缠这“超距作用的最快逮度”之谜的。

董加耕

把自旋相反的两个粒子分别送往两地，当你在一个地方测量出其中的一个粒子自旋为正，则你就同时知道了另一地方的另一个粒子的自旋为负，这是量子纠缠吗？不，这不是。根据自旋守恒定律，当一个粒子的自旋为正时，另一个粒子的自旋必定为负，难道这么一个简单的问题，还需爱因斯坦和玻尔去争论吗？

量子纠缠是指，分送到两地的两个粒子，均处于自旋为正和自旋为负的叠加态，就像那只薛定谔的猫，处于死了与活着的叠加态，但你一旦观测它，它就会立马由叠加态坍缩为一个确定状态，那只死活叠加的猫，就立马坍缩为一个明确确定的死猫，或一个明确确定的活猫。假设你观测后，你这里的那个粒子的自旋由正负叠加态坍缩为单独的正，则根据自旋守恒定律，你就同时知道了另一个粒子的自旋必定为负，此时，你还能说另一地的那个粒子处于自旋为正和为负的叠加态吗？它就应该同时由自旋为正和为负的叠加态，坍缩为自旋为负的确定态。但这个粒子没有人去观测它，它为什么会自动由叠加态坍缩为确定态呢？只能认为，你这里的粒子，在因外来的观测而由叠加态坍缩为确定态的同时，还超距的发信息告诉另一个粒子，“我己经因观测而坍缩为正了，你也赶紧坍缩为负吧＂。

显然，你这里的粒子状态坍缩，是因测量引起的，而另一地的另一个粒子的状态坍缩，是因两粒子超距的相互作用引起的。这种超距的相互作用，才是量子纠缠。

爱因斯坦并不认同标准解释所说的，粒子在观测前，处于不确定的叠加态，但观测会使它由叠加态坍缩为确定态的观点，爱因斯坦认为，如果是这样，则上述的现象中，就必然出现违反相对论的超距的信息传递或相互作用。

我认为，量子纠缠，在标准解释的语言环境下，是无法实测验证的。请问，你如何才能知道另一个粒子究竟有没有因纠缠而状态坍缩？你不观测它，你就无法知道它究竟有没有因纠缠而坍缩，但若进行观测，你又怎么区分它的坍缩，究竟是因纠缠引起，还是因你的观测引起？显然，不论这种纠缠有没有超光速，都无法实测验证。

量子纠缠，在标准解释的语境下，是无法实测验证的。

明星名人流媒体助理 祁阳县大联网科学技术信息服务有限公司总经理

量子纠缠是指，分送到两地的两个粒子，均处于自旋为正和自旋为负的叠加态，就像那只薛定谔的猫，处于死了与活着的叠加态。

我们道教标示，代表量子纠缠。有正必有负，有阴必有阳，有黑必有白 ，有鬼必有神，有善必有恶，都是量子纠缠。

除非夫妇

量子是抽象概念，简单来说就是小到一定物理量的东西，例如光子，电子等。其具有自旋，衰变等性质。

与常规物质不同的特质是，其物理特性由观察者意识决定。无观察者时其物理形态各种可以同时存在，例如光子可以同时左旋和右旋，称为Q态，只有当观察者观察时，发现其右旋还是左旋。

量子纠缠是每个量子都有其对子，例如观察者检测一个光子是左旋，那么观察它的对子一定是右旋状态，不管隔多少距离。​