诡异的量子叠加和量子纠缠，大自然并不禁止远超光速的瞬间移动

发布者：最后的骑士 2023-9-25 04:21

量子是物质的最基本构成单元，或者说是能量的最基本携带者。所有的微观粒子，包括分子，原子，电子和光子都是量子的一种表现形态。举个简单的例子，我们每天都要喝水，把一杯水分成一半，然后四分之一，一直细分下去，就变成一个个水分子了，而水分子本身就是量子的范畴。

构成世界的所有物质都是由很小的微粒子组成的，所以从某种程度上讲，人类就是一个庞大量子的集合体，整个世界也是由量子组成的。因为已经是最小的单位了，所以量子不能再被分割。

小小的量子有一个非常奇怪的特性，那就是量子叠加。在我们熟悉的经典世界里，一切都是确定性的，比如说一只猫，它要么是死的，要么是活的。再比如说，你在一栋三层楼里，在某一个具体的时间点，你只可能在其中的一个地点。

但在量子世界却完全不同，只要没有人来干扰（这一说法叫测量或者观察），你的状态就是不确定的。一只猫既可以是死的，也可以是活的，还可以处在死和活的叠加状态上（参考薛定谔的猫），而你也可以同时在三层楼的任何地点。因为这些不确定性，所以量子不能被准确复制。

此外，量子还有一个让人匪夷所思的特性，量子纠缠。微观世界里，两个粒子之间可以存在纠缠关系，当对其中一个粒子进行操作或者测量时，远处另一个粒子的状态会瞬间做出相应的改变，哪怕距离很远也是这样。

比如说，甲乙二人在北京和上海同时掷骰子，正常情况下，两个人不可能每次掷骰子的结果都一样，但因为有了纠缠关系，这两个骰子就仿佛有了心电感应一样，每次掷骰子的结果都完全一样。爱因斯坦称这种现象为“幽灵般的超距作用”。

量子为什么会这样，至今还是个谜。不过不知道为什么这并不阻碍我们可以利用它的特性来为我们服务。

比如说很多人都有感触的脆弱的信息安全，在传统的信息通讯中，只要偷取一小部分的信息，就能实现窃听，而且不被发现。打个比方，传统通讯就好比一杯水是甜的，另一杯水是咸的，你只要能搞出一滴水来尝尝，就可以知道水是甜的或咸的，就可以完全知道信息了，而不必搞到整杯水。

而在量子世界里，这一切可以被彻底颠覆。比如说甲乙双方在通讯时会发送无数把秘密钥匙以接受信息，这些钥匙全被加载到了量子身上，而因为量子不可分割，不可复制，所以窃听者无法从量子身上偷出一小部分，要偷就必须把整个钥匙偷走，或者是扰动量子的状态，而这样一来，使用者就能马上发现，将钥匙作废，重新发送一把新的来加密信息。

通过量子通信，人们可以从根本上解决国防，金融，政务和商业等领域的信息安全问题，也正因为如此，量子力学也被称为是继微电子信息之后，最可能引发军事经济和社会领域又一次重大革命的关键技术！

而量子技术应用在计算机上，可以给计算能力带来质的飞跃。举个例子，目前全球最快的计算机来做一个10的24次方的参数组成的线性方程组的话，大概要计算100年以上。但是用一台万亿次的量子计算机，只要0.01秒就可以完成！

而量子隐形传态估计很多人更感兴趣，因为它和穿越有关。在很多科幻电影中，我们能看到一种神奇的机器，人走进去会瞬间消失，之后被瞬间送到另一个遥远的地方。

在诡异的量子世界里，这种传送有可能真的实现吗？

在原理上讲，至少目前的量子力学没有禁止我们这么做。我们可以这样理解，把一个人还原成一团原始的物质，然后在一个遥远的地方，把那个人的信息传过去之后，在量子纠缠的帮助下，把他重构出来，而这个过程他所有的记忆和想法都完全一样的！