被误解的量子通信！量子纠缠超光速1万倍，却不能用来通信？

量子力学这个名字如今已经是妇孺皆知了。但是很多人可能并不知道量子力学是什么？

我们经常会听到量子纠缠，电子的双缝干涉实验引起的测量坍缩，甚至将这种坍缩引申到意识层面，试图用量子力学诠释唯心主义。

事实上，这是对量子力学的误读造成的。

我们都知道，我们的宇宙分为宏观世界和微观世界。

宏观世界十分容易理解，就是我们日常所处的地球表面，太阳系，银河系以及大尺度宇宙结构。

而微观世界就是人类肉眼甚至是普通显微镜都无法看到的世界。

在量子力学中，微观世界指的是比原子更小的物质尺度的世界。

当科学家第一次用探测器观察到微观世界时，对这里的规律还全然不知，所以肯定会用早已成熟的牛顿力学套用到微观世界里。

比如会认为电子绕原子核运动一定遵守牛顿三大定律，所以电子一定是圆周运动。

当我们对电子的运动观察地更为深入时，却发现这里的一切都表现地十分陌生，甚至完全不遵守牛顿力学的法则。

于是我们只能重新发明一套量化工具描述电子的运动。

这种新发明的物理工具就是量子力学。

量子力学最神奇的一个现象就是量子纠缠。

在微观世界，一旦多个粒子的量子状态相互缠绕，即便将它们分离多么遥远，它们依旧可以相互影响。

在理论上，这种影响的速度不仅远超光速，甚至都没有速度的概念。

虽然在理论上，我们知道量子纠缠是没有速度概念的，无论多么遥远都是同时作用的。测量其中一个粒子，哪怕另一个粒子在100亿光年外的其他星系上，它们都会同时感应到。

理论归理论，实验还是要做的，起码要用实验证明量子纠缠的速度到底有多快。

潘建伟教授曾经在青海就搭建了一个测量粒子纠缠速度的实验。

由于实验的规模限制，最后只能测量出量子纠缠的速度是光速的1万倍。

但这并不是说明量子纠缠只有光速的1万倍，而是因为实验条件的限制，只能做到这个量级。如果以后实验条件允许，我们可以做量子纠缠超光速1亿倍，1兆倍的实验。

可能这时候就有人疑惑了。相对论不是认为光速是宇宙中最快的速度，为什么量子纠缠可以轻易超过光速，这岂不是违背相对论了？

其实，量子纠缠的超光速和相对论的光速并不是同一概念。

相对论的光速是指不能把一个物体加速到光速，要注意限定词是物体。也就是说物质的运动速度不能超过光速。

而量子纠缠之间相互影响的速度并不是物质运动的速度，这是一种微观世界特有的现象，这种速度不受相对论的光速极限原理的限制。

目前，人类用到最快的通信方式就是电磁波，电磁波也是光，并且以光速运动。

所以人类最快的通信方式就是光速。

既然量子纠缠可以超过光速，为什么不能用来制造超光速通信呢！这样就可以消除与火星探测器，旅行者一号等星际探测器的通信时差了。

首先我们要明白电磁波的通信原理，就会明白为什么量子纠缠不能用来通信。

我们知道电磁波有无数个频率段。

我们可以截取其中一小段频率段，将其继续细分，就又可以得到无数个频率段。

在无数个频段中，我们可以将其对应到二进制代码中。

每个频段代表一个二进制字符。无数个频段就可以代表无数个代码。然后接收器接收到的波段可以将其中的频率一一解读，这样就可以解读信息了。

事实上，电磁波的信息载体是光子，光子是物质。

而量子纠缠之间不存在类似光子这样的粒子作为传播信息的载体。所以量子纠缠无法传递信息。

那量子通信又是什么？

量子通信并不是直接通过量子纠缠传递信息，而是因为量子纠缠具有测量坍缩的特点，通过这一特点对信息进行理论上绝对安全的加密。

我们知道，量子纠缠处于叠加状态，一旦有人观察这种叠加状态，就会导致量子纠缠态坍缩。

如果我们在电磁波信息里夹杂一些量子纠缠态的粒子，那么一旦窃密者要窃听信息，首先就会触发量子纠缠态坍塌，那么这种坍塌在发送者那里就能同时出现，这时候发送者就会得知信息正在被窃听，于是就放弃发送信息，从而做到电磁波信息的绝对安全。

同时窃听者的位置会被暴露，剩下的事交给执法部门就行了。

另外有人还疑惑，既然量子纠缠可以同时作用。测量一个粒子的状态可以引发另一个粒子的变化。那能否通过这种变化刻录有效的信息呢？

比如测量纠缠粒子时，如果A纠缠粒子自旋为上，那么另一个B纠缠粒子自旋就为下。

那么上下两种自旋状态就可以表示二进制的0和1。通过控制纠缠粒子的自旋方向传递0和1的代码。

事实上，这样的想法固然是对的。关键是测量引起的自旋方向坍塌是随机的。我们无法控制纠缠粒子的自旋方向。在测量时，没有人知道这种随机的自旋结果到底是上还是下。所以就无法真正刻录有效的信息，于是量子纠缠是无法传递信息的。