「遇事不决量子力学，解释不通穿越时空」 ——这是我们经常听到的一句玩笑话，然而，这居然在现实中「成真」了？
而有学者「用纠缠光子进行实验，证伪贝尔不等式，开创量子信息科学」的卓越贡献。 量子纠缠相关领域的研究获让人们对于这个神秘领域的感到好奇。那么量子纠缠究竟是什么玩意？ 真的能实现无延迟交流通信吗？
基本概念
关于量子纠缠，我们可以从科幻小说里的描述初见端倪。看过【三体】的朋友肯定都知道智子，这便是利用了量子纠缠技术。
想象中的量子纠缠
在小说里，将两个微观粒子通过某种手段，让他们处于一种相互纠缠的状态，处于这种状态的两个粒子会互相影响，最常见的就是粒子的自旋状态，如果一个粒子处于自旋向上，那么你不用犹豫，另一个粒子必定处于自旋向下的状态。
这种信息的传递是瞬间的，不论这两个粒子相距多远，你都能瞬间通过一个粒子的状态获悉另一个粒子的状态。
【三体】中的智子就是利用这个原理，经过一系列更复杂的处理，从而实现三体星系和地球之间无延迟通信的。
小说三体中的智子计划
这种两个或者几个粒子的相互纠缠状态，就是所谓的量子纠缠。这个纠缠状态确实是超光速的。但是爱因斯坦的相对论却表示：信息的传递速度为光速，任何物体和信息的速度都不可能超过光速。那么相对论就失效了吗？其实并没有，具体为什么，我们下边就来解释。
薛定谔的猫
要讨论量子纠缠是否违背了相对论，我们首先要看一个大名鼎鼎的理论，也就是大家耳熟能详的「薛定谔的猫」，这个理论的内容是这样的：
是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。
薛定谔
这只既死又活的猫就是所谓的「薛定谔猫」。但是，不可能存在既死又活的猫，则必须在打开容器后才知道结果。
这个实验其实主要说明的就是，对于一个微观粒子来说， 自己衰变与否是完全随机的，而我们上述量子纠缠的粒子的自选状态也是完全随机的 。
薛定谔的猫
情景推演
现在，我们假设有两只，量子纠缠猫。一只叫：大白，另一只叫：大黄。
这两只猫也处于量子纠缠态。一只猫举左爪，另一只猫就会瞬间举右爪。
现在，我带着大白在地球上，爱因斯坦带着大黄在距离地球10光年远的太空船上。
我和爱因斯坦约定好：
1 爱因斯坦不许动他的那只猫，我可以随意的动大白；
2 我们分别后的500天这个时间点，爱因斯坦观察他的那只猫；
3 如果大黄举左爪，那爱因斯坦就睡觉；
4 如果大黄举右爪，那爱因斯坦就吃饭；
5 我们假设时间校准得很精准。
这时候，我就可以向爱因斯坦传递信息，我如果想让爱因斯坦睡觉，我就只需要在分别500天这个点，把大白的右爪举起，按照量子纠缠，大黄就会举左爪，爱因斯坦也就收到了我传递的信息。
我们再延伸一下，我和爱因斯坦多带几只这样的猫，我们就可以用左右爪，来形成摩斯密码，就可以交流所有信息，这样，信息的传递速度确实已经超越了光速。
各种超光速飞船目前还仅仅存在于想象中
但是，问题的关键就在这。我可以控制一只猫的行为。它举左爪还是右爪我可以轻易操控。但是正如前文所说，微观粒子所处于的状态如何，是完全随机的。完全无法预测无法控制。
现在变成了，是存在两只量子纠缠猫不假，但是两只猫都在笼子里，我能看见它举什么爪子。但是我无法控制它举什么爪子。那这样，整个我和爱因斯坦的交流体系就崩溃了。我们也就没法将信息瞬时传播了。
而【三体】中的智子，也是建立在我们能够控制粒子的状态之上的。至少，按照我们人类目前的理论水平和科技水平。是没有办法做到控制粒子的状态的。因此，我们便无法瞬间传递信息。
相对论目前来看依然是正确的
所以时至今日，相对论依旧是屹立不倒的。爱因斯坦依旧是你坦叔！
量子技术的应用
量子通信
说到这里，大家不免有些失望，原来所谓的瞬间通信是这么回事。不过呢，量子技术也并非量子纠缠这一种用法。虽然可以利用量子纠缠瞬间通信的假设是不成立的。但是量子通信领域却在其他方面有着很大的优势。
虽然，量子通信不能在通信速度上实现对光速的突破，但是量子通信可以让通信的安全性更上一层楼。
我国量子通信领域的佼佼者：潘建伟院士
在量子通信的过程中。其中，量子密钥分发也被称为「量子密码」的过程具备一个最重要的，也是最独特的性质：如果双方的通信被第三方所监听，那么这个系统就出现明显的扰动，这就会被通信的双方所察觉。从而避免出现泄密的情况。
这种性质基于量子力学的基本原理：任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码，必须用某种方式测量它，而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输信息，通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准，一个有安全保障的密钥就可以产生了。
而且，好巧不巧。就在本文编写的过程中，据报道称，2024年1月5日中国和俄罗斯的科学家联手，在两国之间成功测试了超远距离、「完整周期」的量子加密通信，尚属首次，意义深远。
事实上，早在2020年，俄罗斯量子通讯研究团队就开始与中国「墨子号」团队进行合作了。2023年10月，俄罗斯量子中心、俄罗斯量子空间技术公司、俄罗斯国立科技大学等单位层联合发布论文，认为量子通信的信息传输是黑客无法窃听的，可以做到几乎绝对安全。
这无疑为量子通信的实际应用提供了宝贵的经验。
量子计算机
除了利用量子加密进行通信，相关技术还可以用来建造量子计算机。传统的计算机用电路的联通和断开来表示0或者1两个状态。而在量子计算机中，基本信息单位是量子比特（qubit），用两个量子态代替计算机中的状态0和1。可以实现性能的大幅度提升。
电子计算机的集成电路
据【科学】期刊发表的学术论文，当求解5000万个样本的高斯玻色取样时，「九章」需200秒，而根据截至2020年时的最优经典模拟算法，世界最快的超级计算机「富岳」需6亿年；当求解100亿个样本时，「九章」需10小时，而「富岳」需1200亿年。
等效来看，「九章」的计算速度比「悬铃木」快100亿倍，其算力在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用价值。
九章量子计算机的海报
而我国最新的九章三号量子计算机，于2023年10月11日面世。刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。
结语
所以，目前来看对于量子技术的研究都放在量子计算机和量子通信上。我们想要利用量子纠缠来实现瞬时通信，应该是不可能了。不过，问题也不大，毕竟我们人类只在地球上活动，每秒30万千米的光速已经够用了。
