量子纠缠

物理学研究发现：一个电子有上旋和下旋两种状态，当将两个电子放在一起时，他们的状态组合就有四种：两个同时处于上旋或下旋，或一个处于上旋另一个处于下旋，或一个处于下旋而另一个处于上旋状态。如果设法使这两个电子足够接近，它们就会释放出一个光子，同时两个电子进入一个纠缠状态。此时两个电子的组合状态就不再是有四种可能，而是变成只有一个处于上旋而另一个必然处于下旋或一个处于下旋而另一个必然处于上旋这两种可能了。纠缠态电子在被测量前它是没有一个客观存在的状态的，它是处于上旋和下旋的叠加状态中，测量的过程才赋予了它一个确定的状态。一旦进行测量之后，两个电子的纠缠态就会被打破了，变成了完全独立的不相关的两个电子了。这就是量子纠缠。不仅是电子、光子、中子等等其他的粒子也同样可以有量子纠缠的现象。

如下图所示为一对处于纠缠态的粒子，无论相隔多远，当粒子A的状态改变时，只要没有外界干扰，另一个粒子B的状态也会即刻发生相应改变。当A粒子处于0态时，B粒子一定处于1态；反之，当A粒子处于1态时，B粒子一定处于0态。这种跨越空间的、瞬间影响双方的量子纠缠，曾经被爱因斯坦称为鬼魅的超距作用。

爱因斯坦以此来质疑量子力学的完备性，因为这个超距作用违反了他提出的定域性原理，即任何空间上相互影响的物体的速度都不能超过光速。后来，物理学家玻姆在爱因斯坦的定域性原理基础上，提出了隐变量理论来解释这种超距相互作用。不久物理学家贝尔提出了一个不等式，可用来判定量子力学和隐变量理论谁正确。如果实验结果符合贝尔不等式，则隐变量理论胜出。如果实验结果违反了贝尔不等式，则量子力学胜出。但是后来一次次实验结果都违反了贝尔不等式，即都证实了量子力学是对的，而隐变量理论是错的。2015年，荷兰物理学家做的最新的无漏洞贝尔不等式测量实验，基本宣告了爱因斯坦定域性原理的死刑。