量子纏結

量子糾纏 ， 即在量子力學裏 ， 當幾個粒子在彼此相互作用後 ， 由於各個粒子所擁有的特性已綜合成爲整體性質 ， 無法單獨描述各個粒子的性質 ， 只能描述整體系統的性質 ， 則稱這現象爲量子 - { zh - hant: 纏結; zh - hans: 纏結 } - 或量子 - { zh - hant: 糾纏; zh - hans: 糾纏 } - （ quantum entanglement ） 。 量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象 ； 在經典力學裏 ， 找不到類似的現象 。 假若對於兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質 ， 像位置 、 動量 、 自旋 、 偏振等 ， 則會發現量子關聯現象 。 例如 ， 假設一個零自旋粒子衰變爲兩個以相反方向移動分離的粒子 。 沿著某特定方向 ， 對於其中一個粒子測量自旋 ， 假若得到結果爲上旋 ， 則另外一個粒子的自旋必定爲下旋 ， 假若得到結果爲下旋 ， 則另外一個粒子的自旋必定爲上旋 ； 更特別地是 ， 假設沿著兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋 ， 則會發現結果違反貝爾不等式 ； 除此以外 ， 還會出現貌似佯謬般的現象 ： 當對其中一個粒子做測量 ， 另外一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果 ， 儘管尚未發現任何傳遞信息的機制 ， 儘管兩個粒子相隔甚遠 。 阿爾伯特 · 愛因斯坦 、 鮑里斯 · 波多爾斯基和納森 · 羅森於1935年發表的愛因斯坦 - 波多爾斯基 - 羅森佯謬 （ EPR佯謬 ） 論述到上述現象 。 埃爾溫 · 薛丁格稍後也發表幾篇關於量子糾纏的論文 ， 並且給出 「 量子糾纏 」 這一術語 。 愛因斯坦認爲這種行爲違背定域實在論 ， 稱之爲 「 鬼魅般的超距作用 」 ( spooky action at a distance ) ， 他總結 ， 量子力學的標準表述不具完備性 。 然而 ， 多年來完成的多個實驗證實量子力學的反直覺預言正確無誤 ， 還檢試出定域實在論不可能正確 。 甚至當對於兩個粒子分別做測量的時間間隔 ， 比光波傳播於兩個測量位置所需的時間間隔還短暫之時 ， 這現象依然發生 ， 也就是說 ， 量子糾纏的作用速度比光速還快 。 最近完成的一項實驗顯示 ， 量子糾纏的作用速度至少比光速快 10,000 倍 。 這還只是速度下限 。 根據量子理論 ， 測量的效應具有瞬時性質 。 可是 ， 這效應不能被用來以超光速傳輸經典信息 ， 因此並不違反因果律 。 量子糾纏是很熱門的研究領域 。 像光子 、 電子一類的微觀粒子 ， 或者像分子 、 巴克明斯特富勒烯 、 甚至像小鑽石一類的介觀粒子 ， 都可以觀察到量子糾纏現象 。 現今 ， 研究焦點已轉至應用性階段 ， 即在通訊 、 計算機領域的用途 ， 然而 ， 物理學者仍舊不清楚量子糾纏的基礎機制 。