著名理论物理学家，诺贝尔物理奖获得者费曼强调说：“没有人能够懂得量子力学，如果谁说他搞懂了量子力学，那他才是真正不懂量子力学。”正因为如此，对量子世界的许多现象就产生了不同的解释，谁也不能说谁肯定对，谁的肯定错。如果能够知道哪种解释肯定错，那不就等于懂得量子力学了。基于这一点，就讲讲我对量子纠缠的看法，我不能说我的观点对，但是你也不能说我错，哈哈。
近年来,量子纠缠及其应用的研究已经成为各国竞相开展的热门领域.但是至今为止,在大多数民众中理解量子纠缠的人不多。为什么会出现这种情况那?究其根源,在于网络上的宣传。在网络上讲述量子纠缠的人,由于是一种过去少提的科学内容,因此讲述人往往也不是非常理解,认识得很清楚。以其昏昏，使人昭昭,越讲越糊涂。并且,网络上存在着互相抄录的现象,因此介绍量子纠缠的帖子再多,其抄来抄去,内容大致相同，看了还是使人糊涂。正因为网络上对量子纠缠的解释都是出于推理和猜想,因而就得出一些根本可能不存在,或者无法实验验证的结论。这就产生了量子纠缠的奇异性,并且很难理解的情形。
网上谈及量子纠缠的奇异行为主要是:两个纠缠量子可以存在很远,甚至无限远处。一个量子发生了物理量的变化,另一个纠缠量子立即也变化。其响应时间极短,以至传输速度可以远超过光速。比如,地球上一个量子和天王星上的一个量子纠缠，变化传输的时间极短.而光要从地球传到天王星需要2小时40分钟的时间，所以变化的传播超过了光速。这就是人们难以理解的。另一个没解释清楚的是,纠缠的两个量子怎么找到??一个在北京某地的量子,和它纠缠的对象另一个量子到哪里去找?找不到又怎么观察和测量?这些都使人们难以理解。
要解释量子纠缠,首先要说明量子纠缠现象是否存在。如果根本不存在,那任何量子纠缠的研究都是骗局。量子纠缠其实不是什么新的物理现象。很早人们就观察到了量子纠缠现象。下面我们给出三个量子纠缠的例子。
(一)原子的磁矩
都知道,原子是由原子核与绕核运转的电子组成的.由于电子是带电的量子,它绕核运转就是一个小的电流的流动,因此就产生磁场。我们用磁矩来表示电子在轨道上运动产生的磁场大小和方向,这一磁矩是可以实验测量的。人们发现,凡是核外电子是偶数的原子,所有核外电子的轨道磁矩的总和为零。比如,元素氦,它的原子核外有两个轨道电子。测量发现这个原子没有磁矩(实际上,电子还有自旋磁矩,原子核也有核磁矩,对原子的总磁矩也有影响.但是这两个磁矩比电子的轨道磁矩小很多,我们这里忽略它们,不考虑)。而只有一个核外电子的氢元素的原子却有明显的磁矩。而且,人们测量发现,凡是核外电子是单数的原子,它们是有电子轨道磁矩的。而且大小恰恰是最后一个没有配对的,单数的那个电子的贡献。这现象说明,原子中的电子是一对对配对的.配对的两个电子,物理量都相同,只是轨道旋转的方向相反,一个顺时针转,一个必然逆时针转，从而它们产生的轨道磁矩大小相等,但是方向,也就是磁场的南北极方向相反,从而互相抵消为零.单数电子的原子最后一个没有配上对,因此它的轨道磁矩就是原子的磁矩。由于泡利不相容原理的存在，两两配对的电子一个改变参数，变得与另一个相同是不允许的，这时，另一个就要改变参数才能不同，才能遵守泡利不相容原理。这样我们就得出结论,原子中的电子是两两配对的,它们只有一个物理矢量相反.也就是互相关联的,或者说是互相纠缠的。
(二)原子核的磁矩
原子核由带正电的质子和中子组成(氢原子核只有一个质子)。测量发现,原子核也有磁矩，说明质子在原子核内是运动的。带电量子运动才能产生磁场，和上面原子的轨道电子类似,原子核内的质子数如果是偶数,这样的原子核磁矩为零，单数,原子核的磁矩就是唯一的"单身汉",一个没能配对的质子的贡献，说明核内的质子也是关联的,成对的,但是轨道角动量这个物理量相反.它们就是互相纠缠的。
(三)导电体的低温超导现象
现在都知道,导电体,如金属,在温度极低,低于某一临界值后,会发生电阻消失的超导现象。这一现象在1911年就发现了，但是长时间无法解释,更无法建立相应的理论进行分析和计算。直到61年后的1972年,美国人巴丁,库珀和施里弗三个人才成功地建立了低温超导BCS理论。用了61年的时间说明了问题的难度。他们之所以成功,就在于首先极大胆地做了一个别人都没想到的假设,那就是,在超导发生的低温下,导体内的电子冻结,并发生了成对效应,也就是对关联或者说纠缠.这时,在超导体里,对每个电子都产生了一个全同态的,只有一个物理量不同的与之纠缠的另一个电子。这种成对的电子被称为“库帕对”。在温度高于超导温度时,导体内的纠缠破坏了,电子间不再存在关联,超导现象也就消失了。虽然这一理论的建立不是在实验上证明量子纠缠的存在.但是只有做出这种假设才能建立成功的超导理论,也可以从侧面反映量子纠缠的存在。
我们就不再举其他例子了，总之实验表明量子纠缠确实是存在的。但是需要注意的是,从上面的例子可以看出,量子纠缠发生在同一个量子体系中,不能发生在不同的量子体系中。比如一个原子的轨道电子不可能和另一个原子的轨道电子发生纠缠。原子核与超导体的量子纠缠也都是发生在同一个量子体系内。因此说什么两个很远的量子,一个在地球,一个在宇宙的另一处发生纠缠,完全是胡说八道。它们根本不可能处在同一个量子体系内,因此纠缠是根本不存在的。"上帝"压根就没给我们人类创造这样的纠缠，因此就不能做这样的假设。你能假设明天太阳就毁灭了，地球的生物全死光了吗？想当然的假设只能存在于童话故事之中。臆想不能代替科学的真实，更不能作为证明科学真理的手段。科学的事实与真理的证明只能借助观察和实验测量确定。对无限远的两个量子的纠缠你能观察到，并且进行测量吗？胡扯吧。上帝没有给我们人类创造这样的量子纠缠.这种臆想的纠缠不存在!!!也就不存在超光速的问题。量子纠缠发生的条件是十分苛刻的，不是随便两个量子就发生纠缠，发生纠缠需要全同量子,不但要求是同一种,而且必需物理参数完全相同,只允许一个物理矢量满足要求的相反。如大多数量子都会存在自转,也就是自旋,有的还有轨道旋转，这就存在一个转动轴的方向问题。在我们的三维空间,它们转动轴的指向可以上下左右前后,而且在角度的度,分,秒,毫秒,微秒上有无穷多个取值。当然微观量子的转动轴取向是量子化的,也就是不能连续变化取值,是跳跃间隔取值的，但是由于量子力学"测不准关系"的作用，量子转动轴的取向有一个分布的展宽，在展宽的范围内,取向也是无穷多的。仅仅对角动量这一个物理参数,两个量子做到完全绝对的相同或者方向相反几乎是不可能的,何况任何一个量子都有着许多的表征特性的物理参数。自然界存在的量子纠缠是"上帝"给出的已经存在的现象，人是不能改变一些量子使它们纠缠的。也就是说,我们只能寻找,发现自然界已经存在的量子纠缠,并加以研究利用,而不可能人为地改变一个量子的物理参数使其和另一个量子纠缠。至于为什么自然界会有如此难满足条件的量子纠缠,那只能问"上帝"了，和科学的任何规律和现象一样,是自然界客观的存在,我们只能承认它们。
量子纠缠为什么可以用来进行电子通讯加密，就是利用了不在一个量子体系内的量子不可能发生纠缠的原理。中国利用激光束中的量子纠缠物理量作为开启通讯入口的密钥。美国的激光束不是一个量子体系，他们激光束中的纠缠和中国的物理参量完全不同，就不可能用来打开中国的通讯入口，他们激光束中的光子也不可能和中国的激光束中的光子发生纠缠。
那么我们就要问了,现在,包括中国科技大学的潘建伟教授的研究是怎么会事?墨子卫星实验不是发生在远距离的量子纠缠吗?其实,现在世界各国的量子纠缠研究就是首先找到一个量子体系.通过测量,我们可以在这个体系中找到成对的,纠缠的量子。最容易得到的量子是什么?光子!光子不带电,因此测量中不会受到电场,磁场的影响,实验测量相对比较容易进行。所以我们首先要完成并建立起光子的一个量子体系,并在其中找寻纠缠。这就需要我们先要有产生光子的光源。这种光源显然不能是一般的电灯。这种光源应尽可能产生全同光子,而且不能发射光子太快太多。潘建伟小组开始的工作就是研制并设计制造出这种单光子光源。这类光源能够一个一个地发出光子,发射速度合适,并尽量在同一条件下发射,以容易得到只有一个物理参数相反的全同光子。这个研究小组搞成了这样的光源(美国等其他国家也搞成了),并进行了实验.(光源的原理我们就不谈了)。最初发表的成果是在这个光束中找到了几对纠缠,以后又增加到十几对,并不断增加。这说明纠缠必须在同一个光源发出的光当中,也就是发生在同一量子体系中。潘建伟的小组还在我国青海省的草原上进行了光传输较远距离的纠缠观测。将光源发出的光射出,并在一定距离安置镜面,反射光线,增加传输的距离。那么墨子卫星是怎么会事哪?也是用安装在卫星上的光源发射光到地面,接收后,观测这同一光束,同一量子体系中的光子纠缠。卫星轨道近地与远地点离地球的距离毕竟只有几百至一千公里左右,比光一秒行走的30万公里距离小得多，而且是同一光束,同一量子体系,发生纠缠的光子间距也不一定很大，因此在这个光束中可以找到纠缠的光子。
最后说一说人们容易产生的关于实验的疑问。单光子光源发出的是频率固定的单色红光,但是非常弱，人眼根本不可能看到。看不到,不知道光源发出的光线射向哪里,在哪里接收,也就无法进行实验。解决这个问题的方法就是使用混合光束.我们同时需要一台发射强绿色激光的激光器。单光子光源发出的是红色激光。两种不同颜色的光源共用一个发射端口,并经过同一个聚焦系统聚焦。聚焦系统就是前年获得诺贝尔奖的一男一女物理学家发明的聚焦系统。这样发出的光线,聚焦后,就成为平行度极佳,很细的,绿光很强并混有单光子红光的光束,可以看到,指示其径迹,至于远距离传输时大气对光的吸收减弱,是靠单光子光源发射的光强可调来解决的。传输的越远,我们将光源最初发的光增强几倍,十几倍,几十倍.大气吸收掉80%-90%,余下的10%-20%的单光子光源发出的光也满足实验的需求了。在接受实验光的仪器入口,安装了一个滤色器,它可以将绿色的激光全部吸收,阻挡,而让红光通过.这样就可以测量传来的单光子光源发出的红光了。
什么是量子纠缠？为什么我们很难理解量子纠缠？
著名理论物理学家，诺贝尔物理奖获得者费曼强调说：“没有人能够懂得量子力学，如果谁说他搞懂了量子力学，那他才是真正不懂量子力学。”正因为如此，对量子世界的许多现象就产生了不同的解释，谁也不能说谁肯定对，谁的肯定错。如果能够知道哪种解释肯定错，那不就等于懂得量子力学了。基于这一点，就讲讲我对量子纠缠的看法，我不能说我的观点对，但是你也不能说我错，哈哈。
近年来,量子纠缠及其应用的研究已经成为各国竞相开展的热门领域.但是至今为止,在大多数民众中理解量子纠缠的人不多。为什么会出现这种情况那?究其根源,在于网络上的宣传。在网络上讲述量子纠缠的人,由于是一种过去少提的科学内容,因此讲述人往往也不是非常理解,认识得很清楚。以其昏昏，使人昭昭,越讲越糊涂。并且,网络上存在着互相抄录的现象,因此介绍量子纠缠的帖子再多,其抄来抄去,内容大致相同，看了还是使人糊涂。正因为网络上对量子纠缠的解释都是出于推理和猜想,因而就得出一些根本可能不存在,或者无法实验验证的结论。这就产生了量子纠缠的奇异性,并且很难理解的情形。
网上谈及量子纠缠的奇异行为主要是:两个纠缠量子可以存在很远,甚至无限远处。一个量子发生了物理量的变化,另一个纠缠量子立即也变化。其响应时间极短,以至传输速度可以远超过光速。比如,地球上一个量子和天王星上的一个量子纠缠，变化传输的时间极短.而光要从地球传到天王星需要2小时40分钟的时间，所以变化的传播超过了光速。这就是人们难以理解的。另一个没解释清楚的是,纠缠的两个量子怎么找到??一个在北京某地的量子,和它纠缠的对象另一个量子到哪里去找?找不到又怎么观察和测量?这些都使人们难以理解。
要解释量子纠缠,首先要说明量子纠缠现象是否存在。如果根本不存在,那任何量子纠缠的研究都是骗局。量子纠缠其实不是什么新的物理现象。很早人们就观察到了量子纠缠现象。下面我们给出三个量子纠缠的例子。
(一)原子的磁矩
都知道,原子是由原子核与绕核运转的电子组成的.由于电子是带电的量子,它绕核运转就是一个小的电流的流动,因此就产生磁场。我们用磁矩来表示电子在轨道上运动产生的磁场大小和方向,这一磁矩是可以实验测量的。人们发现,凡是核外电子是偶数的原子,所有核外电子的轨道磁矩的总和为零。比如,元素氦,它的原子核外有两个轨道电子。测量发现这个原子没有磁矩(实际上,电子还有自旋磁矩,原子核也有核磁矩,对原子的总磁矩也有影响.但是这两个磁矩比电子的轨道磁矩小很多,我们这里忽略它们,不考虑)。而只有一个核外电子的氢元素的原子却有明显的磁矩。而且,人们测量发现,凡是核外电子是单数的原子,它们是有电子轨道磁矩的。而且大小恰恰是最后一个没有配对的,单数的那个电子的贡献。这现象说明,原子中的电子是一对对配对的.配对的两个电子,物理量都相同,只是轨道旋转的方向相反,一个顺时针转,一个必然逆时针转，从而它们产生的轨道磁矩大小相等,但是方向,也就是磁场的南北极方向相反,从而互相抵消为零.单数电子的原子最后一个没有配上对,因此它的轨道磁矩就是原子的磁矩。由于泡利不相容原理的存在，两两配对的电子一个改变参数，变得与另一个相同是不允许的，这时，另一个就要改变参数才能不同，才能遵守泡利不相容原理。这样我们就得出结论,原子中的电子是两两配对的,它们只有一个物理矢量相反.也就是互相关联的,或者说是互相纠缠的。
(二)原子核的磁矩
原子核由带正电的质子和中子组成(氢原子核只有一个质子)。测量发现,原子核也有磁矩，说明质子在原子核内是运动的。带电量子运动才能产生磁场，和上面原子的轨道电子类似,原子核内的质子数如果是偶数,这样的原子核磁矩为零，单数,原子核的磁矩就是唯一的"单身汉",一个没能配对的质子的贡献，说明核内的质子也是关联的,成对的,但是轨道角动量这个物理量相反.它们就是互相纠缠的。
(三)导电体的低温超导现象
现在都知道,导电体,如金属,在温度极低,低于某一临界值后,会发生电阻消失的超导现象。这一现象在1911年就发现了，但是长时间无法解释,更无法建立相应的理论进行分析和计算。直到61年后的1972年,美国人巴丁,库珀和施里弗三个人才成功地建立了低温超导BCS理论。用了61年的时间说明了问题的难度。他们之所以成功,就在于首先极大胆地做了一个别人都没想到的假设,那就是,在超导发生的低温下,导体内的电子冻结,并发生了成对效应,也就是对关联或者说纠缠.这时,在超导体里,对每个电子都产生了一个全同态的,只有一个物理量不同的与之纠缠的另一个电子。这种成对的电子被称为“库帕对”。在温度高于超导温度时,导体内的纠缠破坏了,电子间不再存在关联,超导现象也就消失了。虽然这一理论的建立不是在实验上证明量子纠缠的存在.但是只有做出这种假设才能建立成功的超导理论,也可以从侧面反映量子纠缠的存在。
我们就不再举其他例子了，总之实验表明量子纠缠确实是存在的。但是需要注意的是,从上面的例子可以看出,量子纠缠发生在同一个量子体系中,不能发生在不同的量子体系中。比如一个原子的轨道电子不可能和另一个原子的轨道电子发生纠缠。原子核与超导体的量子纠缠也都是发生在同一个量子体系内。因此说什么两个很远的量子,一个在地球,一个在宇宙的另一处发生纠缠,完全是胡说八道。它们根本不可能处在同一个量子体系内,因此纠缠是根本不存在的。"上帝"压根就没给我们人类创造这样的纠缠，因此就不能做这样的假设。你能假设明天太阳就毁灭了，地球的生物全死光了吗？想当然的假设只能存在于童话故事之中。臆想不能代替科学的真实，更不能作为证明科学真理的手段。科学的事实与真理的证明只能借助观察和实验测量确定。对无限远的两个量子的纠缠你能观察到，并且进行测量吗？胡扯吧。上帝没有给我们人类创造这样的量子纠缠.这种臆想的纠缠不存在!!!也就不存在超光速的问题。量子纠缠发生的条件是十分苛刻的，不是随便两个量子就发生纠缠，发生纠缠需要全同量子,不但要求是同一种,而且必需物理参数完全相同,只允许一个物理矢量满足要求的相反。如大多数量子都会存在自转,也就是自旋,有的还有轨道旋转，这就存在一个转动轴的方向问题。在我们的三维空间,它们转动轴的指向可以上下左右前后,而且在角度的度,分,秒,毫秒,微秒上有无穷多个取值。当然微观量子的转动轴取向是量子化的,也就是不能连续变化取值,是跳跃间隔取值的，但是由于量子力学"测不准关系"的作用，量子转动轴的取向有一个分布的展宽，在展宽的范围内,取向也是无穷多的。仅仅对角动量这一个物理参数,两个量子做到完全绝对的相同或者方向相反几乎是不可能的,何况任何一个量子都有着许多的表征特性的物理参数。自然界存在的量子纠缠是"上帝"给出的已经存在的现象，人是不能改变一些量子使它们纠缠的。也就是说,我们只能寻找,发现自然界已经存在的量子纠缠,并加以研究利用,而不可能人为地改变一个量子的物理参数使其和另一个量子纠缠。至于为什么自然界会有如此难满足条件的量子纠缠,那只能问"上帝"了，和科学的任何规律和现象一样,是自然界客观的存在,我们只能承认它们。
量子纠缠为什么可以用来进行电子通讯加密，就是利用了不在一个量子体系内的量子不可能发生纠缠的原理。中国利用激光束中的量子纠缠物理量作为开启通讯入口的密钥。美国的激光束不是一个量子体系，他们激光束中的纠缠和中国的物理参量完全不同，就不可能用来打开中国的通讯入口，他们激光束中的光子也不可能和中国的激光束中的光子发生纠缠。
那么我们就要问了,现在,包括中国科技大学的潘建伟教授的研究是怎么会事?墨子卫星实验不是发生在远距离的量子纠缠吗?其实,现在世界各国的量子纠缠研究就是首先找到一个量子体系.通过测量,我们可以在这个体系中找到成对的,纠缠的量子。最容易得到的量子是什么?光子!光子不带电,因此测量中不会受到电场,磁场的影响,实验测量相对比较容易进行。所以我们首先要完成并建立起光子的一个量子体系,并在其中找寻纠缠。这就需要我们先要有产生光子的光源。这种光源显然不能是一般的电灯。这种光源应尽可能产生全同光子,而且不能发射光子太快太多。潘建伟小组开始的工作就是研制并设计制造出这种单光子光源。这类光源能够一个一个地发出光子,发射速度合适,并尽量在同一条件下发射,以容易得到只有一个物理参数相反的全同光子。这个研究小组搞成了这样的光源(美国等其他国家也搞成了),并进行了实验.(光源的原理我们就不谈了)。最初发表的成果是在这个光束中找到了几对纠缠,以后又增加到十几对,并不断增加。这说明纠缠必须在同一个光源发出的光当中,也就是发生在同一量子体系中。潘建伟的小组还在我国青海省的草原上进行了光传输较远距离的纠缠观测。将光源发出的光射出,并在一定距离安置镜面,反射光线,增加传输的距离。那么墨子卫星是怎么会事哪?也是用安装在卫星上的光源发射光到地面,接收后,观测这同一光束,同一量子体系中的光子纠缠。卫星轨道近地与远地点离地球的距离毕竟只有几百至一千公里左右,比光一秒行走的30万公里距离小得多，而且是同一光束,同一量子体系,发生纠缠的光子间距也不一定很大，因此在这个光束中可以找到纠缠的光子。
最后说一说人们容易产生的关于实验的疑问。单光子光源发出的是频率固定的单色红光,但是非常弱，人眼根本不可能看到。看不到,不知道光源发出的光线射向哪里,在哪里接收,也就无法进行实验。解决这个问题的方法就是使用混合光束.我们同时需要一台发射强绿色激光的激光器。单光子光源发出的是红色激光。两种不同颜色的光源共用一个发射端口,并经过同一个聚焦系统聚焦。聚焦系统就是前年获得诺贝尔奖的一男一女物理学家发明的聚焦系统。这样发出的光线,聚焦后,就成为平行度极佳,很细的,绿光很强并混有单光子红光的光束,可以看到,指示其径迹,至于远距离传输时大气对光的吸收减弱,是靠单光子光源发射的光强可调来解决的。传输的越远,我们将光源最初发的光增强几倍,十几倍,几十倍.大气吸收掉80%-90%,余下的10%-20%的单光子光源发出的光也满足实验的需求了。在接受实验光的仪器入口,安装了一个滤色器,它可以将绿色的激光全部吸收,阻挡,而让红光通过.这样就可以测量传来的单光子光源发出的红光了。