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量子是怎样产生纠缠的？能否通俗易懂地解释一下？

量子,爱因斯坦,量子力学量子是怎样产生纠缠的？能否通俗易懂地解释一下？

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

量子是怎样产生纠缠的？能否通俗易懂地解释一下？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

这是一个很难回答又吸引眼球的科普问题，反复出现在“尚可网”上，我多次作答，为防止“搬运”自已以前的回答，再次将以前的解答修改、取舍、整理以飨读者，欢迎理性评论、讨论，（乱骂乱喷者等于在骂你自已，对过分人身攻击者保留举报权利）。

量子纠缠是微观粒子的一种物理特性，在量子物理学中表达较抽象。为此我特别地把“微观量子”变成“宏观物体”来尝试科普一下“量子纠缠”，但愿能让你明白个“一知半解”。

1.量子纠缠是微观粒子特有状态。什么是“纠缠”呢？举个例子，母女是一家人，母亲在北京，女儿在上海。女儿生了儿子，北京的母亲不管知不知道，马上变为了祖母，北京的“母亲”变为“祖母”是与上海的女儿变为“母亲”是同时的。并不需要时间来传递这一信息。这就是“纠缠”。条件是必须是“一家人”。

2.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”。不过两个粒子不是母女关系，我们识别这两个粒子的物理特征是“状态”。什么是状态呢？还是以两个人为例。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。

3.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。

4.怎么样才能获得“同一系统中”两个粒子呢？可以想办法将一个粒子一分为二。由于分开后的二个粒子来自于同一粒子，这二个粒子就是同处于一个系统的互相纠缠的粒子了。

5.量子分发。如从“墨子号”上把处于同一个系统中的两个粒子一个发往北京，一个发`住上海，叫量子分发。

6..量子状态操纵。如果对北京的量子状态进行改变（比如把头朝上的人变为头朝下），上海的那个量子也同时发生相应的改变。这种“改变量子状态的操作”叫量子操纵。系统中两个粒子同时改变状态，这就是我们说的量子纠缠状态。

7.量子密钥。还是以人为例。头朝上和头朝下对应0和1两个数来进行編码（现在的电子计算机中是用电流的“通”，“断”来对应0和1两个数实现编码的）。不同的状态构成的数码，形成量子密码。



8.量子密钥保密原理。能收到量子密码的接收机的量子信号一定是与发送量子密码的发送机的量子是“同一系统中”的量子，所以其它接收机是不可能接收到这一编码的。当有人试图去接收量子密码，则根椐量子纠缠的原理，这一密码系统马上就“坍缩”了，所以“破译”量子密码也无从谈起。也不存在用自已的“矛”去破自已的“盾”的说法。




9.在常规的电子通讯信号前加上量子密码，就可实现量子保密通讯了。

10.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”的实验思想给出的量子力学中的一种量子纠缠态。

11.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。

12.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。一维平动，二维平面运动，三维空间运动，还要描述量子的振动、波动、动量、角动量、量子机率……这些物理量。从而让“量子”成了一个一个的精巧的数学模型，要用多维空间去描述。“量子力学”一百多年来也变成了一座“富丽堂皇”的物理大厦。但量子力学理论的应用性开发和相关理论的实验证明还待跟进，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。

13.量子纠缠的机理是什么？我告诉你我也不知道。有人试图引入“量子场论”、“弦理论”或则被物理学抛异了的“以太”来加以解释都没结果。或许这是给下一个诺贝尔物理学奖获得者的课题，你就耐心地等待一下吧！



结束语:只要是学物理的都知道量子力学是大学四大力学（理论力学，电动力学，热力学，量子力学）中最难学的一门课程。大部分学生学得一头雾水，毕业后除一些量子名词以外，全部还给了老师，成了“小白”，其水平跟“民科”差不多。但愿我这个学过一点量子力学的“量子小白”的解释能给你一点启发。


回答于 2019-09-11 08:43:50

20世纪初是一个最伟大的年代，那个时候诞生了最优秀的科学家，比如说像尼尔斯.玻尔、爱因斯坦、薛定鄂、海森堡等。

他们共同创造了一门人类最伟大的科学之一，也是现代物理学的三大支柱之一，这就是量子力学。

量子力学从它诞生以来，不管是做出的预言，还是对世界的理解，都和我们对常规和宏观事件的观察和思考不一样。

其中一个很大的不同，就是量子运动的准确轨迹是无法测量的，只能用波函数描述量子在空间中的分布概率。

量子的世界，远观是一团雾，近看是个点。

在此之前，人类最离奇的想象也不会想到微观世界是如此的存在。

所以，对量子力学的看法就有了两派的分歧，一个就是以爱因斯坦为代表的一派，还有一个就是以波尔为代表的哥本哈根学派。

爱因斯坦本身并不反对量子力学，而且爱因斯坦对量子力学的发展做出了重大贡献。

光电效应就是爱因斯坦发现的，他也因此得了诺贝尔奖。光电效应是量子存在的最直接证据，直接证明了电磁波实际上是光子，而光子是一颗一颗的发出的，每一个光子携带固定能量，所以光的能量是不连续的。

这是量子力学的基础证据之一。

但是，爱因斯坦反对波尔对量子力学的解释。波尔认为量子力学是完备的，完备的意思就是量子的行为就是这样的，再没有别的其他东西了。

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