颠覆认知的科学几乎每天都在发生，而量子纠缠这一理论当属最炸裂的一个。它的神奇之处在于，这种现象竟然能够打破作为宇宙中不可超越的速度——光速！

那么，究竟什么是量子纠缠？它又是如何超越光速的呢？

量子纠缠到底是什么？

量子纠缠又称量子缠结，简单来说，两个、三个或多个粒子间在某种状态下发生了相互作用，从而在它们之间建立起一种关联性，这种联系非常强烈，以至于无论这些粒子相隔多远，它们的状态变化都会影响彼此。

形成了“关系”的粒子就是一批被测对象，当被测对象其一状态改变时，其他的被测对象状态会惊人的瞬间改变，这是一种超越了空间限制和时间制约的联系！

缠结机制的本质是，两个粒子之间的状态是相互依赖的，这种依赖突破了物理世界的距离问题。

可以发生这种现象的粒子可以是电子、光子、原子核等微观粒子，也可以是宏观粒子。

也就是说，缠结并不仅限于特定类型的粒子，而是可以在多种粒子之间发生。而每一种类型的粒子也存在不同形式的缠结方式，可能是位置、偏振状态、时间-能量也可能是粒子数、自旋状态等等。

但并非世界上的任何粒子都在相互缠结。

缠结机制需要满足在特定的初始状态下粒子间发生相互作用才能发生。只有在这些条件下，粒子之间才会形成缠结关系。

目前我国科学家已经成功实现了多达18个光量子的缠结实验，也是国际上的首次。

缠结现象为何看似能超越光速？

量子缠结之所以被认为比光速还快，是因为这种在粒子之间的相互作用并不需要传播时间！

经典物理学理论告诉我们，任何物体或信息传播时依赖介质，而最快的速度就是光在真空中的速度。然而，缠结机制神奇的突破了这一限制！

当改变其中一个被测对象的状态时，其他被测对象的状态也会瞬间改变，这种改变不需要经历一段时间的信息传递，而是瞬间完成。

但量子缠结本身并不传递真正的信息。也就是说，我们不能利用缠结机制来传递任何有意义的信号或数据。

因为尽管一个粒子的变化会立即影响到另一个粒子，但我们无法控制这种变化的具体内容。因此，缠结机制并不违反相对论中光速是宇宙中信息传递速度上限的原则。

量子缠结现象与黑洞理论

黑洞是对一种特殊天体的定义，一种具有极高密度和极强引力的天体，正因如此，他能够吸引任何物质，包括光。传统的物理学理论很难完全解释这种天体内部的状态。

黑洞现象因其对人类理解宇宙现象、解析生命起源等方面有着重要的作用，是科学界一直的未解之谜，也是科学家们研究的重点和热点。

而量子缠结机制一经提出，就被试图用来解释这一科学难题。因为量子引力缠结的机制正巧可以用来描述BH内部的量子态与BH外部的量子态之间的缠结关系。

说的更清楚一些：黑洞内部的微观粒子与外部的粒子之间存在着一种缠结关系，即使它们之间隔着黑洞的边界。

1974年，著名物理学家霍金根据相对论的推论：黑洞天体不仅是一个单纯的“洞”，它也会不断地向外散发热辐射，天体的质量因为热辐射而逐渐减少。但天体里的物质信息就这么消失殆尽了吗？

显然这与量子力学是相悖的！因为量子力学的基础性原理是：任何一个系统除非其波函数坍塌否则信息永不消失！

那么消失的信息到哪里去了呢？

我们可以通过缠结机制来解释：BH内的量子信息并不会凭空消失，它们通过缠结机制与BH外部的粒子产生相互作用，然后逐渐地被释放到宇宙中。

当然，量子缠结理论的作用远不止如此。量子计算和量子通信的实现正是利用了这一机制作为基础。利用量子缠结的特性，我们已经实现了更高效的计算和更安全的通信方式。

量子缠结如何提升算力？

缠结机制的应用之一量子计算，在这个体系中相互作用的粒子就是量子比特，量子比特（qubit）又称量子位是计算的基本单位，类似于经典计算中的比特（bit）。通过量子位之间的“缠结”来实现复杂的计算要求。

然而，跟比特只能表示0或1的两种状态不同，量子位允许表达一个叠加状态。

正是这种新的表达方式引领了一个突破性的算力。

两个或多个量子位相互作用时，它们可以形成一个缠结态，这时缠结状态中的量子是无法割裂开进行单独描述的，我们只能把他们作为一个整体来通过数学语言描述。

量子计算技术的应用在我国已经获得了不少成果，比如量子计算机和量子芯片的研制，而这两项技术又推进了超导量子计算机和光量子计算的科研成果。

量子缠结如何加密通讯？

在量子通信中，利用量子缠结的特性可以实现信息的加密和传输，从而大大提高通信的安全性。

我国利用量子缠结机制，实现了量子密钥分发（QKD）技术。由于QKD技术无法被破解，并能够保证传输过程中不被窃取，因此被称为“量子密码学”的核心技术。

而云南丽江和青海德令哈两个相距1200米的地面站之间进行的量子缠结实验，也让我们也成为完成世界跨越千公里级量子缠结实验的第一国。

还有“墨子号”卫星，正在进行量子缠结分发，为基于缠结机制的量子保密通信打下了基础。

量子缠结还可能为我们带来一些颠覆性的技术应用。例如，利用量子缠结可以实现远程的量子态传输和量子隐形传态等神奇的技术，这些技术可能在未来的信息传输和物质传输中发挥重要作用。

结语

量子缠结为我们提供了一种全新的方式来理解宇宙和物质的基本性质。

这些年我国已经牢牢抓住了这项科技前沿技术，在量子通信方面，我们已经实现了多项世界领先的突破，包括量子密钥分发、量子隐形传态等技术的产业化应用。

在量子计算方面，我国已在超导和光学两条技术路线上实现了领跑。

然而，国际间的竞争依然白热化，一些发达国家在量子学的基础研究、新材料研发、芯片智造等领域实力不可小觑。

缠结机制是一种神奇而深奥的现象，我们对他的研究还处于初级阶段，这项理论研究已经推动了全世界的科学进步，当然，也为人类打开了一扇通往未来科技的大门。