贝尔量子纠缠实验（人类之间存在量子纠缠爱因斯坦曾提出“瞬移说”，却没人敢实验）

本文目录

• 人类之间存在量子纠缠爱因斯坦曾提出“瞬移说”，却没人敢实验
• 量子纠缠怎么被证明的
• 量子纠缠原理是什么，为什么相距很远的两个量子会有感应
• 如何在家里通过实验证明量子纠缠
• 量子纠缠被实验证实意味着什么
• 为什么解释量子纠缠的实验证明如此困难呢
• 量子纠缠必须是一对吗
• 量子力学的思想实验有哪些

人类之间存在量子纠缠爱因斯坦曾提出“瞬移说”，却没人敢实验

过去的100多年时间里，是人类飞速发展的新时代，如今的很多研究，也都是从那个时候开始的，比方说，对于量子领域的研究，就要从20世纪初开始说起。

现代物理学的基石之一

19世纪末到20世纪初的这段时间里，人类物理学方面的研究，正好处于新旧交替的时期，这个时候，很多新的观点理论也都纷纷产生，其中之一，就是本文要跟大家讨论的“量子论”，而另一个，则是更令人熟知的，爱因斯坦的相对论。

它们也是现代物理学的两大基石，可以说，不仅从20世纪初开始，让物理学的面貌焕然一新，同时，一直到今天，也都引领着人类的发展和进步。

那么，量子论又是如何被提出的呢？在经历了最初的蓬勃发展之后，很多物理学家都认为，对于世界有了很深入的了解，然而这个时候，很多无法解释的重大发现，却随之出现，比方说原子结构、黑体辐射、光电效应等等。

伴随着这些新发现的出现，当时的物理知识已经无法对它们进行解释，自然，也就需要新的知识，这个时候，德国人普朗克提出了“量子论”，打开了物理学的新大门，通过量子论，人们也发现原有的物理知识，很多都被颠覆了。

与此同时，组成世界的微观粒子开始变得更加生动，各种无法解释的新现象，也伴随着量子力学的出现，而开始一一有了新的答案。

但是，因为量子力学具有不确定性，这也导致很多研究者在进行相关研究的时候，出现了很多的争议观点，当然，主要阵营分为两派，一派是支持量子力学的，另一派是反对的，爱因斯坦就是反对派的杰出人物。

说起来，爱因斯坦一开始，也是支持量子力学的，但是伴随着相对论的提出和研究，爱因斯坦发现，量子力学的不确定性存在着太多的问题，于是，爱因斯坦就“倒戈”了。

想要否认量子力学，爱因斯坦就需要找到证据，经过了多年的研究后，爱因斯坦终于找到了一个关键的证据——量子纠缠。

什么是量子纠缠呢？通俗一点来说，这看起来就好像是灵异现象，比方说，在这个世界上，存在着一个和你存在量子纠缠的人，即使你们互相不认识，也从未见过面，更不知道对方的存在，但是，彼此间的任何一个举动，都可能会影响到另外一个人。

那么，世界上真的存在这种诡异的量子纠缠吗？爱因斯坦也开始了漫长的研究生涯，不过，越是研究，答案却越是诡异。

不需要光速，人类就能去往任何地方？

除了爱因斯坦，很多科学家也对量子纠缠感兴趣，比方说，在2015年的时候，国际**期刊《自然》上，发表了一篇有关于量子纠缠的研究论文，来自荷兰技术大学的科学家表示，他们完成了无漏洞的贝尔不等式验证试验，这也证明，量子纠缠真的存在。

而且在爱因斯坦研究量子纠缠的过程中，爱因斯坦也认为，量子纠缠是可以让人类实现瞬移的，这是什么意思呢？简单来说，就是人类可以不再受到速度的束缚，可以去往任何一个想去的地方。

为了让大家都可以更好地去了解量子纠缠，爱因斯坦还打了一个有趣的比方：爱因斯坦将一副手套的左右手，都分别放在了不同的盒子里，然后，其中一个盒子原地不动，而另外一个盒子则被送去了千里之外。

正常来说，如果放在原地的盒子里，装的是右手的手套，那么，千里之外的盒子里，装着的就会是左手的手套，但是由于量子纠缠，事实上在我们看不到的地方，这两只手套之间，是存在着某种通道的，通过这条通道，这两只手套也都可能随时更换位置，这样一来，原地盒子里装着的，究竟是右手还是左手，也就无法确认了。

与此同时，爱因斯坦还认为，因为我们也是由粒子组成的，这也意味着，人类未来也可以通过量子扫描，来完成瞬移，也就是通过量子纠缠，在扫描之后，就可以在另外一个地方，瞬间产生另一个你，就好像是瞬间克隆一样。

虽然看起来非常不可思议，但是却没有科学家敢进行这个实验，毕竟，这实在是太疯狂了，如果人类日后真的可以做到，那么，人类也就会拥有非常不可思议的能力，甚至要比我们在科幻电影中看到的还要厉害和高级。

量子纠缠真的存在吗？

和当初研究量子论一样，在研究量子纠缠的过程中，也是一部分研究者表示支持，另一部分研究者表示反对。

说起来，早在1964年的时候，支持量子纠缠的一方研究者，物理学家贝尔，就曾经进行过一个证明远距离瞬间感应的实验。

但是此后的多年时间里，很多科学家都在重复这个实验的过程中，发现这个实验存在着很多的漏洞，即使在2015年的时候，荷兰的科学家团队表示，自己证明了贝尔实验的正确性，有关量子纠缠，如今仍然是质疑的声音更多一点。

虽然爱因斯坦的相对论，一直到今天，仍然引领着人类物理学前进的方向，但是爱因斯坦毕竟不是神，他也会犯错误，爱因斯坦也不是所有的理论都是正确的，比方说，爱因斯坦曾经提出宇宙静止理论，这个理论也被证明是错误的。

当然，人类对于这个世界，还是有着太多的未知了，这也让爱因斯坦的量子纠缠，一直到今天也没有被否认，或许未来伴随着研究的深入，人类也将开启其它的新大门，那么，在你来看，量子纠缠真的存在吗？欢迎说说你的观点！

量子纠缠怎么被证明的

据英国《每日邮报》10月21日报道，汉森教授说：“当看到两个电子发生纠缠时，真是很有趣。”汉森教授的研究组在实验中观察电子的“旋转”磁特性(spinning)，此特性有“上旋”(up)或“下旋”(down)的两种表现。汉森教授描述道：“两个电子都是同时上下，观察其中一个总是下旋，另外一个上旋。两者完美地相互关联，当观察一个具有的磁特性时，另一个永远是相反的特性。即使另一个电子在银河系另一端的火箭上，它们之间的这种影响也是瞬时的。”汉森教授的研究组解释，他们在该研究中消除了造成产生其他作用的隐藏变量，如将电子置于微小钻石槽中，消除了主要的贝尔实验“漏洞”(loophole)，因此所检测的电子间不可能存在任何“秘密”通信机会，也不存在受检电子被误认为代表其他所有周围粒子的情况。《每日邮报》说，这项实验表明成对的亚原子粒子之间存在一种超越时空的看不见连接。这是一项具有历史意义的实验，因为它为人们找到最明确的证据说明这种量子效应，证实曾被爱因斯坦认为的著名“幽灵般超距作用”是实实在在的。虽然爱因斯坦认为这是不可能发生现象，他觉得空间中两点之间的信息传递速度不可能比光速快，但是实际上，发生量子纠缠的一个亚原子粒子可以立即影响到另一个，无论二者相隔多远，这种信息传递速度为超光速。伦敦大学学院(University College London)纳米技术专家约翰莫顿(John Morton )教授认为，这是令人激动的结果，尽管有些科学家勉强接受这样的事实：量子物理真的可以产生爱因斯坦所认为的“幽灵般超距作用”。对于一些物理学家，尽管新的实验声称“无漏洞”，事情还没有完全结束。“这项实验已经很漂亮地堵住了三大漏洞中的两个，但三分之二是不是三分之三，”凯泽说。“我十分相信，量子力学是大自然的正确描述。但是，坦率地说，我们还不到使用最强烈的语气说话的地步。荷兰代尔夫特理工大学的科学家采用贝尔实验方法，证实相距1.3公里的成对电子之间存在“量子纠缠”。

量子纠缠原理是什么，为什么相距很远的两个量子会有感应

答：量子纠缠的原理，可以由量子力学规律描述；但是量子纠缠更深层的机制，目前还是一个谜。

量子纠缠来源于爱因斯坦提出的EPR佯谬，EPR佯谬本来是爱因斯坦用来反驳根本哈根诠释的观点，因为爱因斯坦认为，量子力学会推导出相距很远的两个粒子，可以存在超距作用，这是违背光速不变原理的。

后来科学家证实，这种超距作用真的存在，但是并不能传递有效信息，所以没有违背光速不变原理，这就叫做量子纠缠。

量子纠缠的传递速度，理论上是瞬时的，而且实验证实肯定超过光速；在2015年，无漏洞的贝尔实验，以高置信度的实验结果，证实了量子纠缠存在。

量

子纠缠的传递速度，理论上是瞬时的，而且实验证实肯定超过光速；在2015年，无漏洞的贝尔实验，以高置信度的实验结果，证实了量子纠缠存在。

在2018年8月，潘建伟教授等人，利用11光年外恒星产生的星光随机数，验证了贝尔不等式不成立，从而证实了量子力学的完备性。

量子纠缠已被证实存在，而且量子力学的正统诠释（根本哈根诠释），也能精确描述量子纠缠的规律。

至于量子纠缠的本质，目前没有人说得清楚，有猜测量子纠缠是高维空间对三维空间投影的表象，但是还没有证据能证实这点。

又或许量子纠缠，本身就是量子的内秉性质，就如电子会带负电荷，不确定性原理是粒子的内秉性质一样，科学能用数学的方式精确描述这种规律，至于其本质，或许不是这个时代的科学能解释的。

在一些比较前沿的理论，比如超弦理论中，就认为量子纠缠的两个粒子，本身就是一个密不可分的整体；就如薛定谔的猫中，猫的生和死两个状态，本身就是一个事物的整体，我们的观察，只是打破了两个状态的关联而已。

好啦！我的内容就到这里，喜欢我们文章的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！

如何在家里通过实验证明量子纠缠

量子纠缠是物理学最难做实验的现象之一。如果想要做实验“证明”它，目前基本都是通过破坏贝尔不等式。因为目前几乎所有的关于贝尔不等式的验证都是有漏洞的，所以就算实验的结果和量子预言的理论完全对上（贝尔不等式不成立），物理学家们也很难完全确信地“证明”它，但是无论如何，实验的结果都是量子纠缠存在的证据。首先呢，我们需要在家中准备一个纠缠光源，每次可以发射出一对自旋相反方向相反的纠缠光子。然后我们需要在家里整一个比较大的房间，让他们飞的足够遥远，以排除测量时刻的误差等干扰。同时还需要让光路处于真空环境，因为大气散射会让光子衰减消失或者退相干（2017年墨子号卫星就是在太空做的这个实验）。在它们飞的足够远之后，就可以测量这一对光子的自旋啦(让光子通过偏振片然后计数)，计数的结果就构成了贝尔不等式。所以，这个实验是不可能在家完成的，量子纠缠的实验证据来自所有相关科学家、工程师的群策群力，是人类团结协作探索自然的伟大壮举。

量子纠缠被实验证实意味着什么

量子纠缠被证实，也意味着哥本哈根学派对微观粒子性质的设想成立。

量子纠缠被实验证实，看似不可能的现象或荒诞不经想法、异想天开的脑洞大开,都有可能在一个奇妙的环境中或条件下就是成立的。

关于量子纠缠：

量子纠缠被证实，表明一些**的理论在一定条件下是**成立的；但到了另一个条件可能就不成立；我们既要继承发扬前辈**的定论、结论，但更要继承发扬前辈的勇于探索的精神，敢于质疑、敢于创新。

实验直接证实的是量子纠缠不适用贝尔不等式，合理的解释是量子态唯一。

为什么解释量子纠缠的实验证明如此困难呢

我们怎么知道纠缠粒子的自旋在它们分离之前还没有被确定呢?

一个简单的答案是“贝尔定理”。然而，我也会解释为什么这是一个答案……

根据量子力学，波函数定义了一个量子系统的完整状态，然而它只是不包含足够的信息来同时定义两个互补(或共轭)的可观测的同时(例如位置/动量或能量/时间，沿正交轴的自旋极化，等等)。因此我们有了海森堡测不准原理，我们对一个观察对象了解得越多，对另一个的了解就越少。问题是，这要么是量子系统内部信息的真正缺乏，要么是量子描述的不充分。

EPR实验不仅检验了单个粒子的不确定性原理，也检验了两个纠缠但在空间上分离的粒子的不确定性原理。简而言之，有两个粒子A和B纠缠，然后分离。对于每个粒子都有两个互补的测量值X和Y。一个实验人员选择其中一个测量值(比如X)，然后对粒子a进行观察，然后对这两个粒子的互补观测值变得不确定(由于不确定原理)。这可以立即被另一个远程的实验者看到，他们正在对粒子B进行互补的测量Y，即使他们在空间上是分开的。

如果第一个实验者选择在粒子A上使用测量Y，那么其他可观测到的就会变得不确定。因此，对粒子A进行何种测量的选择，影响了对粒子B的哪些观测结果是不确定的。

当爱因斯坦、波多斯基和罗森第一次试图用EPR实验证明量子力学不成立时(1935年)，他们认为这种情况有两种可能的解释:

1. 在两个空间分离的系统之间有即时的通信。

2. 在进行测量之前，已经确定了这两个独立系统的测量特性。

显然，他们不接受第一种可能性，因为它违反了光速，所以他们确定了第二种可能性，这意味着，对现实的量子力学描述从根本上来说是不完整的。这就是他们希望通过EPR实验来证明的。

为了弥补质量管理“隐藏变量”的**，人们设计了替代方法，最著名的是波西米亚方法。然而，后来贝尔定理(1964年)表明，隐藏变量与QM的结果是不一致的，他提出了可以观察到这一点的具体实例。1972年和1981年的实验令人信服地证实了这一点。这并不能证明QM是完整的，但它确实证明了隐藏变量是不存在的，因此互补变量不能同时被解决，因此量子系统内部确实是缺乏信息的。这意味着无论是局部性还是现实性都与QM不相容。

然而，这揭示了之前被忽视的EPR实验的第三种解释:

3.没有两个独立的系统，只有一个非局域的量子系统，它不是由它的可观测值定义的，而是由它的量子态定义的，

根据这种可能性，这两个系统看似在空间中分离，实际上是由一个不可见但真实的量子系统产生的虚拟现象。

这就引出了第二个问题:为什么解释量子纠缠的实验证明如此困难?

原因是我们习惯于用古典客观主义来思考，在古典客观主义中，观察到的东西是客观真实的，它们定义了系统。这意味着所有系统都是空间定位和局部化的，而所有交互都是“通过空间”发生的。这导致我们假设，因为看起来有两个空间分离的系统，那么实际上也有两个空间分离的系统。

这种类型的思考与QM是不相容的，并使它看起来似是而非和荒谬的。然而，QM是可以理解的，只要一个人放弃古典客观主义，并接受实际系统是不可观察的，而可观察的是在对观察行为的反应中构建的表象。

我们可以很容易地理解类似的现象与计算上下文,即图形对象如何描绘的两端,一个屏幕可以同时改变一些中介对象无需遍历它们之间的屏幕——因为它们是虚拟对象由一个潜在的计算过程的整个情况。

然而，当我们在与我们认为是“物理”的环境相关的情况下遇到相同的现象时，我们会发现很难理解，因为我们认为独立的表象是位于空间中的独立的物理对象(包含所有古典哲学信念)。我们没有意识到它们是由一个潜在的量子过程产生的虚拟表象，这个量子过程激活了整个情境。一旦我们理解了质量管理就变得很容易理解了。

量子纠缠必须是一对吗

在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠（quantum entanglement）。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。1935年，在普林斯顿高等研究院，爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的？》，并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论对于强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里，他们详细表述EPR佯谬，试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。薛定谔阅读完毕EPR论文之后，有很多心得感想，他用德文写了一封信给爱因斯坦，在这封信里，他最先使用了术语Verschränkung（他自己将之翻译为“纠缠”），这是为了要形容在EPR思想实验里，两个暂时耦合的粒子，不再耦合之后彼此之间仍旧维持的关联。不久之后，薛定谔发表了一篇重要论文，对于“量子纠缠”这术语给予定义，并且研究探索相关概念。薛定谔体会到这概念的重要性，他表明，量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质，而是量子力学的特征性质；量子纠缠在量子力学与经典思路之间做了一个完全切割。如同爱因斯坦一样，薛定谔对于量子纠缠的概念并不满意，因为量子纠缠似乎违反在相对论中对于信息传递所设定的速度极限。后来，爱因斯坦更讥讽量子纠缠为鬼魅般的超距作用。EPR论文很显然地引起了众多物理学者的兴趣，启发他们探讨量子力学的基础理论。但是除了这方面以外，物理学者认为这论题与现代量子力学并没有什么牵扯，在之后很长一段时间，物理学术界并没有特别重视这论题，也没有发现EPR论文可能有什么重大瑕疵。EPR论文试图建立定域性隐变量理论来替代量子力学理论。1964年，约翰·贝尔提出论文表明，对于EPR思想实验，量子力学的预测明显地不同于定域性隐变量理论。概略而言，假若测量两个粒子分别沿着不同轴向的自旋，则量子力学得到的统计关联性结果比定域性隐变量理论要强很多，贝尔不等式定性地给出这差别，做实验应该可以侦测出这差别。因此，物理学者做了很多检试贝尔不等式的实验。首张量子纠缠图像1972年，约翰·克劳泽与史达特·弗利曼（Stuart Freedman）首先完成这种检试实验。1982年，阿兰·阿斯佩的博士论文是以这种检试实验为题目。他们得到的实验结果符合量子力学的预测，不符合定域性隐变量理论的预测，因此证实定域性隐变量理论不成立。但是，每一个相关实验都存在有漏洞，这造成了实验的正确性遭到质疑，在作总结之前，还需要完成更多精确的实验。这些年来，众多研究结果促成了应用这些超强关联来传递信息的可能性，从而导致了量子密码学的成功发展，最著名的有查理斯·贝内特（Charles Bennett）与吉勒·布拉萨（Gilles Brassard）发明的BB84协议、阿图尔·艾克特（Artur Eckert）发明的E91协议。2017年6月16日，量子科学实验卫星墨子号首先成功实现，两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离后，仍可继续保持其量子纠缠的状态。2018年4月25日，芬兰阿尔托大学教授麦卡﹒习岚帕（Mika Sillanpää）领导的实验团队成功地量子纠缠了两个独自震动的鼓膜。每个鼓膜的宽度只有15微米，约为头发的宽度，是由10个金属铝原子制成。通过超导微波电路，在接近绝对温度（-273.15摄氏度）下，两个鼓膜持续进行了约30分钟的互动。这实验演示出宏观的量子纠缠。假设一个零自旋中性π介子衰变成一个电子与一个正电子。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动。电子移动到区域A，在那里的观察者“爱丽丝”会观测电子沿着某特定轴向的自旋；正电子移动到区域B，在那里的观察者“鲍勃”也会观测正电子沿着同样轴向的自旋。在测量之前，这两个纠缠粒子共同形成了零自旋的“纠缠态” ，是两个直积态（product state）的叠加，以狄拉克标记表示为其中， 分别表示粒子的自旋为上旋或下旋。在圆括弧内的第一项表明，电子的自旋为上旋当且仅当正电子的自旋为下旋；第二项表明，电子的自旋为下旋当且仅当正电子的自旋为上旋。两种状况叠加在一起，每一种状况都有可能发生，不能确定到底哪种状况会发生，因此，电子与正电子纠缠在一起，形成纠缠态。假若不做测量，则无法知道这两个粒子中任何一个粒子的自旋，根据哥本哈根诠释，这性质并不存在。这单态的两个粒子相互反关联，对于两个粒子的自旋分别做测量，假若电子的自旋为上旋，则正电子的自旋为下旋，反之亦然；假若电子的自旋下旋，则正电子自旋为上旋，反之亦然。量子力学不能预测到底是哪一组数值，但是量子力学可以预言，获得任何一组数值的概率为50%。粒子沿着不同轴向的自旋彼此之间是不相容可观察量，对于这些不相容可观察量作测量必定不能同时得到明确结果，这是量子力学的一个基础理论。在经典力学里，这基础理论毫无意义，理论而言，任何粒子性质都可以被测量至任意准确度。贝尔定理意味着一个事实，一个已被实验检试的事实，即对两个不相容可观察量做测量得到的结果不遵守贝尔不等式。因此，基础而言，量子纠缠是个非经典现象。不确定性原理的维持必须倚赖量子纠缠机制。例如，设想先前的一个零自旋中性π介子衰变案例，两个衰变产物各自朝着相反方向移动，分别测量电子的位置与正电子的动量，假若量子纠缠机制不存在，则可借着守恒定律预测两个粒子各自的位置与动量，这违反了不确定性原理。由于量子纠缠机制，粒子的位置与动量遵守不确定性原理。从以相对论性速度移动的两个参考系分别测量两个纠缠粒子的物理性质，尽管在每一个参考系，测量两个粒子的时间顺序不同，获得的实验数据仍旧违反贝尔不等式，仍旧能够可靠地复制出两个纠缠粒子的量子关联。

量子力学的思想实验有哪些

所谓思想实验，就是用自己的想象力去完成相关学术的实验，完成学术验证，历史上也有类似于思想实验的完成，比如爱因斯坦对相对运动的研究就是一个思想实验，这个实验在现实中是无法做到的，因为不可能存在一个平滑无摩擦力的平面。在量子力学中，思想实验又有哪些呢？

薛定谔的猫在是历史上一个十分重要也经典的思想实验。实验内容主要是利用装置将粒子的状态和猫的生死挂上联系，实验过程是将一只猫和一些有毒性和放射性的粒子与一只猫封闭在盒子里，在所封闭的时间内，利用放射性元素衰变的规律来触发计数器，从而释放有毒气体杀死猫。薛定谔认为，若是在一个特定的时间打开盒子，这只猫会在生和死的状态临界存在。这个试验实际上是量子力学中的一个悖论。

贝尔不等式是物理学家贝尔所提出的一个与现实有悖的数学不等式，这个定理建立在对粒子测量时所关联的一个严格限制的条件下，在量子力学中，分离系统需要在定域实在性理论中存在一定的程度和逻辑性，而贝尔不等式与其相反，贝尔不等式提出在这个定域实在性条件下，量子具有不确定性。而后科学家们对于贝尔不等式和定义实在性理论进行研究，发现表明量子力学中的理论是正确的。

在量子力学中，量子纠缠的超距作用是存在的，在这个实验中，利用激光对一个粒子进行分割，变成纠缠光子对，在量子纠缠的学术研究中，这个状态会破坏量子系统的平衡，所以纠缠光子对最终会消失。在理论上，这个现象是从微观学的角度上讲的，而从宏观上来看，并没有验证这个现象的存在性。所以量子纠缠的超距作用只存在在微观理论世界中。