科學的界限每天都在被突破，其中量子纏結理論可謂是其中最震撼的。其令人著迷的地方在於，它能夠突破被視為宇宙中最終速度限制的光速！
那麽，量子纏結到底是什麽呢？它是如何實作超越光速的？
量子纏結是什麽？
量子纏結，也叫量子纏結，是指兩個或多個粒子在某種條件下相互作用後形成一種特殊的聯系。這種聯系十分緊密，即使粒子們相距遙遠，一個粒子的狀態改變也會即時影響到另一個。
這種關系的形成意味著，當其中一個粒子的狀態發生變化時，其他粒子的狀態也會在瞬間發生變化，這是一種超越空間和時間限制的聯系。
纏結的核心是，兩個粒子的狀態相互依存，這種依存關系打破了物理距離的限制。
發生這種現象的粒子可以是電子、光子、原子核等微觀粒子，也可能是宏觀粒子。
這意味著，纏結不僅局限於特定的粒子類別型，而是可以在不同的粒子間發生。而這些粒子的纏結形式也多種多樣，可能涉及位置、偏振、時間-能量或是粒子數、自旋狀態等。
但並不是所有粒子都處於纏結狀態。
纏結的發生需要粒子在特定的初始條件下進行相互作用。只有滿足這些條件，粒子間才能形成纏結關系。
目前，中國的科學家已成功實作了多達18個光量子的纏結，這也是國際上的首次。
為何量子纏結似乎能超越光速？
量子纏結被認為比光速還要快，是因為粒子間的相互作用不需要時間來傳播！
根據經典物理理論，任何物體或資訊的傳播都需要依賴介質，並且光速是介質中最快的速度。但纏結機制突破了這一限制！
當改變一個粒子的狀態時，其纏結的粒子狀態也會立即發生變化，這種變化無需時間延遲，即刻發生。
但量子纏結本身並不用於資訊傳遞。也就是說，我們不能透過纏結機制傳遞有意義的資訊或數據。
盡管一個粒子的變化會立刻影響到另一個粒子，但我們不能控制這種變化的具體形態。因此，纏結機制並未違反相對論中光速為宇宙資訊傳遞速度上限的規定。
量子纏結現象與黑洞理論
黑洞是一種具有極高密度和強大重力的天體，能夠吸引包括光在內的所有物質。傳統物理理論難以完全解釋黑洞內部的狀態。
黑洞對於理解宇宙現象、探索生命起源等具有重要意義，一直是科學界的熱點和難題。
量子纏結機制被用來嘗試解釋黑洞這一科學難題。量子重力纏結可以描述黑洞內部的量子態與外部的量子態之間的纏結關系。
更具體地說，黑洞內部的粒子與外部的粒子可能存在著纏結關系，即使它們被黑洞邊界隔開。
1974年，物理學家霍金提出，黑洞不僅是一個吸引物質的「洞」，它還會向外發射熱輻射，因此其質素會逐漸減少。但這些物質資訊真的就這樣消失了嗎？
這與量子力學的基本原則相悖，即系統資訊在波函數未坍塌前不會消失。
那麽消失的資訊去向何方？
我們可以透過纏結機制來解釋：黑洞內的量子資訊不會無端消失，而是透過纏結機制與外部粒子相互作用，逐漸釋放到宇宙中。
量子纏結理論的套用不僅限於此。量子計算和量子通訊的實作就是基於這一機制。利用量子纏結的特性，我們已經實作了更高效的計算和更安全的通訊方式。
量子纏結如何提升計算能力？
量子計算的一個套用是透過相互作用的量子位元（qubit，也稱量子位）來實作復雜計算需求。
與傳統位元只能表示0或1不同，量子位可以表達疊加狀態。
這種新的表達方式帶來了計算能力的突破。
當兩個或更多量子位相互作用時，它們形成一個不可分割的纏結態，我們只能將它們作為一個整體來描述。
中國在量子計算技術方面已取得顯著成果，如量子電腦和量子芯片的研發，推動了超導量子電腦和光量子計算的科研進展。
量子纏結如何加密通訊？
在量子通訊領域，透過利用量子纏結特性可以實作資訊的加密和傳輸，極大增強通訊安全性。
利用量子纏結機制，中國已實作量子金鑰分發（QKD）技術。由於QKD技術具備不可破解性，並能保證傳輸過程的安全，因此被視為量子密碼學的核心。
雲南麗江和青海德令哈之間進行的量子纏結實驗，讓我們成為完成跨千公裏級量子纏結實驗的首個國家。
「墨子號」衛星正在進行量子纏結分發，為基於纏結機制的量子保密通訊奠定了基礎。
量子纏結還可能帶來顛覆性的技術套用。例如，透過量子纏結可以實作遠端量子態傳輸和量子隱形傳態等技術，這些技術未來可能在資訊傳輸和物質傳輸中發揮重要作用。
結語
量子纏結為我們提供了一種全新的方式來理解宇宙和物質的基本性質。
近年來，中國在量子通訊方面取得了多項世界領先的突破，包括量子金鑰分發、量子隱形傳態等技術的產業化套用。
在量子計算方面，中國已在超導和光學兩大技術路線上實作了領先地位。
然而，國際競爭依然激烈，許多已開發國家在量子學基礎研究、新材料開發、芯片制造等領域擁有強大實力。
纏結機制是一個神奇而深奧的現象，我們對其研究還處於初級階段，這項理論研究已推動了全球科學的進步，也為人類開啟了通往未來科技的大門。
