要理解量子糾纏，首先先要明白一個概念。

什么是量子態(tài)。

我們先來看一個高中的物理實驗。

我們知道光是電磁波，是有偏正的。

當一束光經(jīng)過上下偏振的偏振之后，部分光就會被阻隔，只有一半的光會透過去，透過去的光就變成了上下偏振的了。這時候，你在末尾放一個左右偏振的偏振片，因為這時候的光完全是上下偏振的，所以就不會有任何光通過。

可是，假如說我們在兩個偏振片中間再加一個比如說45度角的偏振片，那么反而最后會有50%*50%*50%=12.5%的光通過了最后的偏振片。

高中物理里的解釋是，上下偏振的光可以看做如圖兩個垂直的偏振的和。所以通過45度斜角偏振的光只留下和偏振片方向相同的那個分量，而另一個分量被偏振片阻擋了。所以會有50%的光通過了這個偏振片。

同理最后那個水平方向的偏振片讓50%的45度斜方向偏振的光通過。

但是，以上高中知識對于偏振的理解是有不完善的。

首先，我們知道光的量子性，光的能量不是可以隨便分的，而是有最小的單位，就是一個光子的能量。一束震動頻率為v的光束，其光子的能量E=hv，其中h為普朗克常量。

我們再從光子的角度來看待上面的實驗。

一個沒有偏振方向的光子，50%的概率不能通過上下偏振片，50%的概率可以通過上下偏振片，通過后它就變成了上下偏振的光子。

對于單獨一個光子來講，要么就完全通過，要么就完全沒有通過，并不存在說有一半通過了。

這就涉及到光子的量子態(tài)了。

對于一個沒有偏振方向的光子，你可以把它看做是50%概率上下偏振和50%左右偏振的疊加，這個量子態(tài)可以記做

而當你要一個光子通過上下偏振片的時候，其實就是在對它進行一次測量，看它到底是處于哪一種狀態(tài)，于是這個光子的量子態(tài)就會坍縮成一個確定的狀態(tài)，50%的概率坍縮成上下偏振，50%的概率坍縮成左右偏振。

所以

上面的實驗一可以這么理解，有50%的光子坍縮成了上下偏振通過一個偏振片，這時候它所有的光子都是上下偏振，所以最后沒有光子可以通過第二個偏振片。

在實驗二里，

因為上下偏振的光子又可以看做是另兩個相垂直的偏振方向的疊加。

所以上下偏振的光子又有50%的概率坍縮成45度斜偏振的狀態(tài)，通過第二塊偏振片，同理最后又有50%的概率坍縮成左右偏振的光子，通過最后一塊的偏振片。

假如說一共有1000個光子，那么最后平均通過所有偏振片的光子是125個。

現(xiàn)在回到量子糾纏。

先來看一個經(jīng)典世界里面比較容易理解的例子。

假如說在太空中兩個挨在一起靜止的相同圓盤，被一個炸彈炸開，它們兩個開始有了一個旋轉(zhuǎn)。

它們飛了很遠之后，我們捕獲了其中的一個圓盤，對它進行測量，發(fā)現(xiàn)它的旋轉(zhuǎn)角速度為w，那么我立刻可以知道，另一個圓盤的角速度一定是-w，因為根據(jù)角動量守恒，兩個圓盤的角動量之和一定是為零的，所以它們兩個的旋轉(zhuǎn)角速度一定是相反的。

而量子糾纏有些類似。

當一對有量子糾纏的光子，往相反方向飛了很遠之后，我們捕獲了其中的一個光子，測量得到它的偏振方向是逆時針偏振的（這是光偏振的一種，這里不需要具體理解）。那么立刻，我們可以知道在很遠的另一個光子它的偏振方向是順時針偏振的。因為根據(jù)量子糾纏我們知道它們兩個的偏振方向一定是相反的。

看到這里，有人就會覺得說，那么量子糾纏看上去并沒有什么特別的呀。那么為什么會被討論的那么多？

前面兩種情況，量子糾纏的實驗和前面那個經(jīng)典世界里面的實驗區(qū)別在哪里呢？

最主要的一個區(qū)別就是，經(jīng)典世界里面，在爆炸之后的那一瞬間，兩個圓盤的狀態(tài)就已經(jīng)是確定了的，只是在于說我們什么時間去測量，無論在什么時間和位置去測量，得到的都會是同樣的結(jié)果。

可是，在量子糾纏的實驗里面，兩個光子往相反方向飛行的途中，其中每一個光子的偏振方向并不是確定的，而是處于50%的概率順時針偏振和50%逆時針偏振相疊加的量子態(tài)。

就是說，你測量的結(jié)果有50%的概率是順時針偏振，有50%的概率是逆時針偏振。這個光子的狀態(tài)只有在你測量的時候才能確定，而且完全是一個概率性事件。

就是說，你測量了其中一個光子，這一個光子的狀態(tài)坍縮成了比如說順時針偏振。在遙遠地方的另一個光子它的狀態(tài)就同時坍縮成了確定的逆時針偏振，仿佛這兩個光子間有一個可以超越光速的聯(lián)系，可以讓它們瞬間可以達成共識。

但是當然，其實并沒有存在說超越光速的信息傳遞。量子糾纏并不能用作超光速通信，而是只能作為一種加密的手段。這又是另一故事了。

那怎么來解釋量子糾纏這一現(xiàn)象呢？

額，其實這根本不需要解釋。首先這一現(xiàn)象的提出是物理學(xué)家在對量子物理學(xué)里面的東西進行計算的時候得出來的，就是說是完全先由純數(shù)學(xué)的計算得出的結(jié)論，然后物理學(xué)家們覺得這一結(jié)論太不可思議了，所以才反復(fù)進行了討論，最后實驗得到的結(jié)果卻證實了量子糾纏這一現(xiàn)象。

其實就是說，這一現(xiàn)象本身就是這個宇宙運行的規(guī)則，只是因為不符合我們?nèi)祟愐话愕乃季S習(xí)慣，所以才會被覺得奇怪。

編輯 ∑Pluto

文章來源：算數(shù)學(xué)苑

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