量子计算机，量子密码和量子(插入的名字)最近经常出现在新闻里。关于他们的文章不可避免地提到纠缠这是量子物理学的一个特性，正是它使所有这些神奇的现象成为可能。
解开量子纠缠
爱因斯坦称纠缠为“幽灵般的远距离作用”，这个名字一直流传下来，而且越来越受欢迎。除了建造更好的量子计算机，理解和利用纠缠在其他方面也很有用。
例如，它可以用来更精确地测量引力波，并更好地理解奇异物质的特性。它也微妙地出现在其他地方:我一直在研究原子是如何相互碰撞并纠缠在一起的，以了解这如何影响原子钟的准确性。
但是是纠缠?有什么方法来理解这种“可怕”的现象吗?我将试图通过结合物理学中的两个概念来解释它:守恒定律和量子叠加。
守恒定律
守恒定律是物理学中最深奥、最普遍的概念之一。能量守恒定律表明，孤立系统的总能量保持不变(尽管它可以从电能转换为机械能，再转换为热能，等等)。这条定律是我们所有机器工作的基础，无论是蒸汽机还是电动汽车。守恒定律是一种会计报表:你可以交换少量的能量，但总量必须保持不变。
动量守恒定律(动量等于质量乘以速度)解释了为什么当两个质量不同的滑冰选手相互推搡时，较轻的选手比较重的选手移动得更快。这一定律也构成了那句著名格言的基础:“每一个行动都有一个相等和相反的反作用力。”保护角动量是为什么——再次回到滑冰运动员身上——旋转花样滑冰运动员可以通过将手臂靠近身体旋转得更快。
这些守恒定律已经被实验证实可以在宇宙中非常大的范围内工作，从遥远星系中的黑洞一直到最小的地方自旋电子．
量子之外
想象自己在树林中愉快地徒步旅行。当你走到一个岔路口时，你发现自己在纠结到底是向左走还是向右走。左边的路看起来很暗，但据说可以看到一些美丽的景色，而右边的路看起来阳光明媚，但很陡峭。你终于决定向右走，苦苦思索着没有走的路．在量子世界里，你可以两者都选。
对于量子力学描述的系统(即与热和外界干扰充分隔离的系统)，这些规则更有趣。就像旋转的陀螺，电子可以处于顺时针旋转的状态，也可以处于逆时针旋转的状态。不像一个旋转的陀螺，它也可以处于一种状态[顺时针旋转]+[逆时针旋转]．
量子系统的状态可以相互相加或相减．在数学上，结合量子态的规则可以用同样的方式来描述向量的加减运算．这种量子态组合的名称是叠加．这就是你可能听说过的奇怪量子效应背后的东西，比如双缝实验，或者粒子波二象性。
假设你决定强迫一个电子[顺时针旋转]+[逆时针旋转]得到一个确定的答案。然后电子随机地结束在(顺时针旋转)州或在(逆时针旋转)状态。一种结果相对于另一种结果的几率很容易计算良好的物理书手)。如果你的世界观要求宇宙以一种完全可预测的方式,但是……这就是(实验测试)可变利益实体．
守恒定律和量子力学
现在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。
想象一对量子粒子(比如原子)，从100个单位的能量开始。你和你的朋友把这两个人分开，每人拿一个。你发现你的有40单位能量。利用能量守恒定律，你可以推断出你朋友的那个一定有60单位的能量。一旦你知道了自己原子的能量，你就会立刻知道你朋友原子的能量。即使你的朋友从未向你透露过任何信息，你也会知道这一点。即使在你测量原子能量的时候你的朋友在银河系的另一边，你也会知道。这没什么可怕的(一旦你意识到这只是相关性，而不是因果关系)。
但是一对原子的量子态可能更有趣。这一对的能量可以通过许多可能的方式进行分配(当然，这与能量守恒是一致的)。这对原子的结合状态可以是叠加态，例如:
你的原子:60个单位;朋友的原子:40单位+[你的原子:70单位;朋友原子:30个单位]。
这是一个纠缠态两个原子。你的原子和你朋友的原子在这种叠加中都没有一定的能量。然而，由于能量守恒，这两个原子的性质是相互关联的:它们的能量总和总是100个单位。
例如，如果你测量你的原子，发现它处于70单位能量的状态，你可以确定你朋友的原子有30单位能量。即使你的朋友从未向你透露过任何信息，你也会知道这一点。多亏了能量守恒，即使你的朋友在银河系的另一边，你也能知道这一点。
没什么可怕的。
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