IT工程師數位筆記本

將量子糾纏理論應用于通訊系統，將是絕對安全的，因為任何進入系統的干擾，即使相距數億公里之遠，亦能在瞬間發現，其傳遞速度是光速的萬倍以上。究竟電子糾纏是什么呢？請讀一讀下面這篇網摘。

摘自維基百科：<?xml:namespace prefix = o />

   量子糾纏·應用·蟲洞

量子糾纏

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照射激光束于偏硼酸鋇晶體，會因第二型自發參量下轉換機制，

在兩個圓錐面交集的兩條直線之處，制備出很多偏振相互垂直

的糾纏光子對。

在量子力學里，兩個粒子在經過短暫時間彼此耦合之后，單獨攪擾其中任意一個粒子，會不可避免地影響到另外一個粒子的性質，盡管兩個粒子之間可能相隔很長一段距離，這種關聯現象稱為量子糾纏（quantum entanglement）。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小鉆石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現象。由兩個以上粒子組成的量子系統也可能會發生量子糾纏。量子糾纏是一種純粹發生于量子系統的現象；在經典力學里，找不到類似的現象。

復合系統是由兩個或兩個以上的亞系統所組成的系統。處于量子糾纏的復合系統，其態矢量不能表示為亞系統各自態矢量的張量積，必須表示為幾個不同張量積的量子疊加。因此，每個亞系統都失去了自己獨特的屬性，然而卻貢獻出整體系統的屬性。

假設，由兩個粒子組成的復合系統處于量子糾纏，對于其中一個粒子做測量得到結果（例如，自旋為上旋），則另外一個粒子在之后任意時間做測量，必定會得到關聯結果（在此案例里，自旋為下旋）。給定一系綜被量子糾纏的粒子對，對于每一個粒子對的兩個粒子做測量，分析所得到的數據，可以推論，兩個粒子的性質存在著一種關聯現象，盡管它們可能相隔很遙遠，仍舊可以觀察到這種關聯現象。多次重復做實驗已證實這論點，甚至當兩個測量的時間間隔，比光波傳播于兩個測量位置所需的時間間隔還短暫，這現象依然發生，也就是說，量子糾纏的作用速度比光速還快。最近完成的一項實驗顯示，量子糾纏的作用速度至少比光速快10,000倍。這還只是速度下限。根據量子理論，測量的效應具有瞬時性質。

1935年，阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森發表的愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論（EPR悖論）涉及到兩個粒子由于量子糾纏而出現的問題，從而開啟了關于量子糾纏的研究。同年，埃爾溫·薛定諤也發表了幾篇關于量子糾纏的論文，并且給出了“量子糾纏”這術語。雖然這些初期研究聚焦于揭示量子糾纏的一些反直覺性質，借此嚴厲批評量子力學，但多年以來，物理學者做實驗檢視量子糾纏，所獲得的結果符合量子糾纏的理論預測。因此，大多數物理學者承認量子糾纏是量子力學的基礎性質。現今，研究焦點已轉至應用性階段，即在通訊、計算機領域的用途，然而，物理學者仍舊不清楚量子糾纏的基礎機制到底為何。

量子糾纏與不可分性

假設一個量子系統是由幾個處于量子糾纏的亞系統組成，而整體系統所具有的某種物理性質，亞系統不能私自具有，這時，不能夠對亞系統給定這種物理性質，只能對整體系統給定這種物理性質，它具有“不可分性”。

不可分性不一定與空間有關，處于同一區域的幾個物理系統，只要彼此之間沒有任何糾纏，則它們各自可擁有自己的物理性質。物理學者艾雪·佩雷斯（Asher Peres）給出不可分性的數學定義式，可以計算出整體系統到底具有可分性還是不可分性。假設整體系統具有不可分性，并且這不可分性與空間無關，則可將它的幾個亞系統分離至兩個相隔遙遠的區域，這動作凸顯出不可分性與局域性的不同──雖然幾個亞系統分別處于兩個相隔遙遠的區域，仍舊不可將它們個別處理。

在EPR悖論里，由于兩個粒子分別處于兩個相隔遙遠的區域，整體系統被認為具有可分性，但因量子糾纏，整體系統實際具有不可分性，整體系統所具有明確的自旋z分量，兩個粒子各自都不具有。

應用

量子糾纏是一種物理資源，如同時間、能量、動量等等，能夠萃取與轉換。應用量子糾纏的機制于量子信息學，很多平常不可行的事務都可以達成：

量子密鑰分發能夠使通信雙方共同擁有一個隨機、安全的密鑰，來加密和解密信息，從而保證通信安全。在量子密鑰分發機制里，給定兩個處于量子糾纏的粒子，假設通信雙方各自接受到其中一個粒子，由于測量其中任意一個粒子會摧毀這對粒子的量子糾纏，任何竊聽動作都會被通信雙方偵測發覺。

洛倫茲蟲洞（史瓦西蟲洞）的電腦繪圖。

將兩個黑洞糾纏在一起，然后再將它們分離，就可制成一個蟲洞連結在它們之間（基本而言，一條捷徑）。類似地從弦理論來檢視，糾纏兩個夸克也會有同樣的作用。

這些理論結果為一些新理論提供支持。這些新理論表明，引力與它的物理性質不是基礎的，而是來自于量子糾纏。雖然量子力學正確地描述在微觀層次的相互作用，它尚未能夠解釋引力。量子引力理論應該能夠演示出經典引力不是基礎的，就如同阿爾伯特·愛因斯坦所提議，而是從更基礎的量子現象產生。

施溫格效應（Schwinger effect）從真空生成的糾纏粒子對，處于電場的作用下，可以被捕獲，不讓它們湮滅回真空。這些被捕獲的粒子相互糾纏，可以映射到四維空間（一種時空的表現）。與之不同，物理學者認為，引力存在于第五維，按照愛因斯坦的定律，將時空彎曲與變形。

根據全息原理（holographic principle），所有在第五維的事件可以變換為在其它四維的事件，因此，在糾纏粒子被生成的同時，蟲洞也被生成。更基礎地，這論述建議，引力與它彎曲時空的能力來自于量子糾纏。

案例

以兩顆向相反方向移動但速率相同的電子為例，即使一顆行至太陽邊，一顆行至冥王星邊，在如此遙遠的距離下，它們仍保有關聯性（correlation）；亦即當其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態發生變化，另一顆也會即時發生相應的狀態變化。如此現象導致了鬼魅似的超距作用之猜疑，仿佛兩顆電子擁有超光速的秘密通信一般，似與狹義相對論中所謂的局域性原理相違背。這也是當初阿爾伯特·愛因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森于1935年提出的EPR悖論來質疑量子力學完備性的理由。

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