如今，量子计算机、量子加密和量子(在此插入名称)经常出现在新闻中。关于它们的文章不可避免地会涉及纠缠，这是量子物理学的一个特点，也让所有这些神奇的装置成为可能。

爱因斯坦称纠缠为“远处的奇怪行为”，而这个名字也因此被卡住并越来越流行。除了构建更好的量子计算机，理解和利用纠缠在其他方面也非常有用。

例如，它可以用来更精确地测量引力波，更好地了解特殊材料的特性。它也微妙地出现在其他地方：我一直在研究原子如何相互碰撞，以了解它如何影响原子钟的精度。

但是什么是纠缠呢？有什么办法可以理解这种“诡异”的现象？我将尝试结合物理学中的两个概念来解释：守恒定律和量子叠加。

保护法

保护法是所有物理学中最深刻、最普遍的概念。能量守恒定律指出，孤立系统中的总能量保持不变(尽管它可以从电能转换为机械能，再转换为热能等)。).这条定律是我们所有机器运转的基础，无论是蒸汽机还是电动车。保护法是一个会计报表：你可以交换一些能量，但总量必须保持不变。

保持动量(动量是质量乘以速度)是原因。当两个不同质量的溜冰者相互推开时，较轻的溜冰者比较重的溜冰者移动得更快。这条定律也是一句著名的格言，“每一个动作都有相同和相反的反应。”为什么角动量被保留下来——再次回到滑冰运动员身上——旋转的花样滑冰运动员可以通过将手臂拉得更靠近身体来旋转得更快。

这些守恒定律已经被实验验证，可以在宇宙的各种尺度下工作，从遥远星系的黑洞到最小的旋转电子。

量子加法

想象一下徒步穿越森林。你来到了一个岔路口，但你发现自己正试图决定向左还是向右。左边的小路看起来又黑又暗，但据说你可以看到一些美丽的风景，而右边的小路看起来阳光明媚但很陡。你最终决定向右走，怀疑地想知道你没有走哪条路。在量子世界里，你可以选择任何一个。

对于由量子力学描述的系统(即与热和外部干扰隔离良好的事物)来说，规则更有趣。像旋转陀螺一样，电子可以处于顺时针旋转状态，也可以处于另一种逆时针旋转状态。与旋转陀螺不同，它也可以处于[顺时针旋转][逆时针旋转]的状态。

量子系统的状态可以相加，也可以相减。数学上，结合量子态的规则可以用和加减向量的规则一样的方式来描述。这个量子态组合的词是叠加。这其实就是你可能听说过的奇怪的量子效应背后的原因，比如双缝实验或者粒子波二象性。

假设你决定强迫电子处于【顺时针旋转】【逆时针旋转】的叠加状态，产生一个确定的答案。然后电子随机地以[顺时针旋转]状态或[逆时针旋转]状态结束。一个结果和另一个结果的概率很容易计算(我手头有一本很好的物理书)。如果你的世界观要求宇宙以完全可预测的方式表达，那么这个过程固有的随机性可能会让你感到烦恼，但是.c'est la(通过实验测试)vie。

守恒定律和量子力学。

让我们把这两个想法放在一起，把能量守恒定律应用到一对量子粒子上。

想象一下，一对量子粒子(如原子)一开始总共有100个单位的能量。把这双和你的朋友分开，每人拿一双。你发现你的能量有40个单位。利用能量守恒定律，你推断你的朋友一定有60个单位的能量。只要你知道一个原子的能量，你就会立刻知道一个朋友的原子的能量。即使你的朋友从不向你透露任何信息，你也会知道这一点。即使你的朋友在你测量原子能量时离开了银河系的另一边，你也会知道这一点。没什么可看的(一旦你意识到这只是相关性，不是因果关系)。

但是一对原子的量子态可能更有趣。这一对的能量可以以多种可能的方式进行分配(当然与节能一致)。原子对的组合状态可以叠加，例如：

【你的原子：60单位；朋友的原子：40单位][你的原子：70单位；朋友的原子：30单位】。

这是两个原子的纠缠态。在这种叠加中，你的原子和你的朋友都没有一定的能量。然而，由于能量守恒，两个原子的性质是相关的：它们的能量加起来总是100个单位。

例如，如果你测量你的原子，发现它有70个能量单位，你可以确定你朋友的原子有30个能量单位。即使你的朋友从不向你透露任何信息，你也会知道这一点。因为节省能源，即使你的朋友在银河系的另一边，他们也会知道这一点。

没什么奇怪的。会话

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