「遇事不決量子力學，解釋不通穿越時空」 ——這是我們經常聽到的一句玩笑話，然而，這居然在現實中「成真」了？
而有學者「用纏結光子進行實驗，證偽貝爾不等式，開創量子資訊科學」的卓越貢獻。 量子纏結相關領域的研究獲讓人們對於這個神秘領域的感到好奇。那麽量子纏結究竟是什麽玩意？ 真的能實作無延遲交流通訊嗎？
基本概念
關於量子纏結，我們可以從科幻小說裏的描述初見端倪。看過【三體】的朋友肯定都知道智子，這便是利用了量子纏結技術。
想象中的量子纏結
在小說裏，將兩個微觀粒子透過某種手段，讓他們處於一種相互纏結的狀態，處於這種狀態的兩個粒子會互相影響，最常見的就是粒子的自旋狀態，如果一個粒子處於自旋向上，那麽你不用猶豫，另一個粒子必定處於自旋向下的狀態。
這種資訊的傳遞是瞬間的，不論這兩個粒子相距多遠，你都能瞬間透過一個粒子的狀態獲悉另一個粒子的狀態。
【三體】中的智子就是利用這個原理，經過一系列更復雜的處理，從而實作三體星系和地球之間無延遲通訊的。
小說三體中的智子計劃
這種兩個或者幾個粒子的相互纏結狀態，就是所謂的量子纏結。這個纏結狀態確實是超光速的。但是愛因史坦的相對論卻表示：資訊的傳遞速度為光速，任何物體和資訊的速度都不可能超過光速。那麽相對論就失效了嗎？其實並沒有，具體為什麽，我們下邊就來解釋。
薛丁格的貓
要討論量子纏結是否違背了相對論，我們首先要看一個大名鼎鼎的理論，也就是大家耳熟能詳的「薛丁格的貓」，這個理論的內容是這樣的：
是指將一只貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裏。鐳的衰變存在機率，如果鐳發生衰變，會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；如果鐳不發生衰變，貓就存活。根據量子力學理論，由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加，貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。
薛丁格
這只既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。但是，不可能存在既死又活的貓，則必須在開啟容器後才知道結果。
這個實驗其實主要說明的就是，對於一個微觀粒子來說， 自己衰變與否是完全隨機的，而我們上述量子纏結的粒子的自選狀態也是完全隨機的 。
薛丁格的貓
情景推演
現在，我們假設有兩只，量子纏結貓。一只叫：大白，另一只叫：大黃。
這兩只貓也處於量子纏結態。一只貓舉左爪，另一只貓就會瞬間舉右爪。
現在，我帶著大白在地球上，愛因史坦帶著大黃在距離地球10光年遠的太空船上。
我和愛因史坦約定好：
1 愛因史坦不許動他的那只貓，我可以隨意的動大白；
2 我們分別後的500天這個時間點，愛因史坦觀察他的那只貓；
3 如果大黃舉左爪，那愛因史坦就睡覺；
4 如果大黃舉右爪，那愛因史坦就吃飯；
5 我們假設時間校準得很精準。
這時候，我就可以向愛因史坦傳遞資訊，我如果想讓愛因史坦睡覺，我就只需要在分別500天這個點，把大白的右爪舉起，按照量子纏結，大黃就會舉左爪，愛因史坦也就收到了我傳遞的資訊。
我們再延伸一下，我和愛因史坦多帶幾只這樣的貓，我們就可以用左右爪，來形成摩斯密碼，就可以交流所有資訊，這樣，資訊的傳遞速度確實已經超越了光速。
各種超光速飛船目前還僅僅存在於想象中
但是，問題的關鍵就在這。我可以控制一只貓的行為。它舉左爪還是右爪我可以輕易操控。但是正如前文所說，微觀粒子所處於的狀態如何，是完全隨機的。完全無法預測無法控制。
現在變成了，是存在兩只量子纏結貓不假，但是兩只貓都在籠子裏，我能看見它舉什麽爪子。但是我無法控制它舉什麽爪子。那這樣，整個我和愛因史坦的交流體系就崩潰了。我們也就沒法將資訊瞬時傳播了。
而【三體】中的智子，也是建立在我們能夠控制粒子的狀態之上的。至少，按照我們人類目前的理論水平胡科技水平。是沒有辦法做到控制粒子的狀態的。因此，我們便無法瞬間傳遞資訊。
相對論目前來看依然是正確的
所以時至今日，相對論依舊是屹立不倒的。愛因史坦依舊是你坦叔！
量子技術的套用
量子通訊
說到這裏，大家不免有些失望，原來所謂的瞬間通訊是這麽回事。不過呢，量子技術也並非量子纏結這一種用法。雖然可以利用量子纏結瞬間通訊的假設是不成立的。但是量子通訊領域卻在其他方面有著很大的優勢。
雖然，量子通訊不能在通訊速度上實作對光速的突破，但是量子通訊可以讓通訊的安全性更上一層樓。
中國量子通訊領域的佼佼者：潘建偉院士
在量子通訊的過程中。其中，量子金鑰分發也被稱為「量子密碼」的過程具備一個最重要的，也是最獨特的性質：如果雙方的通訊被第三方所監聽，那麽這個系統就出現明顯的擾動，這就會被通訊的雙方所察覺。從而避免出現泄密的情況。
這種性質基於量子力學的基本原理：任何對量子系統的測量都會對系統產生幹擾。第三方試圖竊聽密碼，必須用某種方式測量它，而這些測量就會帶來可察覺的異常。透過量子疊加態或量子纏結態來傳輸資訊，通訊系統便可以檢測是否存在竊聽。當竊聽低於一定標準，一個有安全保障的金鑰就可以產生了。
而且，好巧不巧。就在本文編寫的過程中，據報道稱，2024年1月5日中國和俄羅斯的科學家聯手，在兩國之間成功測試了超遠距離、「完整周期」的量子加密通訊，尚屬首次，意義深遠。
事實上，早在2020年，俄羅斯量子通訊研究團隊就開始與中國「墨子號」團隊進行合作了。2023年10月，俄羅斯量子中心、俄羅斯量子空間技術公司、俄羅斯國立科技大學等單位層聯合釋出論文，認為量子通訊的資訊傳輸是黑客無法竊聽的，可以做到幾乎絕對安全。
這無疑為量子通訊的實際套用提供了寶貴的經驗。
量子電腦
除了利用量子加密進行通訊，相關技術還可以用來建造量子電腦。傳統的電腦用電路的聯通和斷開來表示0或者1兩個狀態。而在量子電腦中，基本資訊單位是量子位元（qubit），用兩個量子態代替電腦中的狀態0和1。可以實作效能的大振幅提升。
電子電腦的積體電路
據【科學】期刊發表的學術論文，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，「九章」需200秒，而根據截至2020年時的最優經典模擬演算法，世界最快的超級電腦「富嶽」需6億年；當求解100億個樣本時，「九章」需10小時，而「富嶽」需1200億年。
等效來看，「九章」的計算速度比「懸鈴木」快100億倍，其算力在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在套用價值。
九章量子電腦的海報
而中國最新的九章三號量子電腦，於2023年10月11日面世。重新整理了光量子資訊的技術水平胡量子計算優越性的世界紀錄。
結語
所以，目前來看對於量子技術的研究都放在量子電腦和量子通訊上。我們想要利用量子纏結來實作瞬時通訊，應該是不可能了。不過，問題也不大，畢竟我們人類只在地球上活動，每秒30萬千米的光速已經夠用了。
