量子纠缠一定是一对吗？
1935年，在普林斯顿高等研究院，爱因斯坦、博士后罗森和波多尔斯基研究员合作完成了论文《物理现实的量子力学描述可以认为是完整的吗？并将这篇论文发表在五月号的《物理评论》上。这是第一篇用量子力学理论讨论强关联系统的反直觉预言的论文。在这篇论文中，他们阐述了EPR悖论，并试图通过一个思维实验来讨论量子力学的不完全性。他们没有进一步研究量子纠缠的性质。[2]
看了EPR论文，薛定谔有很多想法。他用德语给爱因斯坦写了一封信，信中他第一次使用了“逆时”这个术语？Nkung(他翻译为“纠缠”)是在EPR思想实验中描述两个暂时耦合的粒子之间的关系，在它们不再耦合后仍然保持。不久之后，薛定谔发表了一篇重要论文，定义了“量子纠缠”这个术语，并对相关概念进行了探索。薛定谔意识到了这个概念的重要性。他表明，量子纠缠不仅是量子力学的一个非常有趣的性质，也是量子力学的一个特征性质。量子纠缠在量子力学和经典思想之间做了一个完全的切割。和爱因斯坦一样，薛定谔对量子纠缠的概念并不满意，因为量子纠缠似乎违反了相对论中为信息传输设定的速度极限。后来，爱因斯坦甚至嘲笑量子纠缠是一种幽灵般的超距作用。
EPR论文显然引起了许多物理学家的兴趣，启发他们探索量子力学的基础理论。但除此之外，物理学家认为这个话题与现代量子力学无关。之后很长一段时间，物理学界并没有特别关注这个话题，也没有发现EPR论文有什么重大缺陷。EPR论文试图建立定域隐变量理论来取代量子力学理论。1964年，约翰·贝尔的论文表明，对于EPR思想实验，量子力学的预言明显不同于定域隐变量理论。一般来说，如果测量两个粒子沿不同轴的自旋，量子力学得到的统计关联要比定域隐变量理论得到的强得多。贝尔不等式定性给出了这种差异，实验应该可以检测到这种差异。所以物理学家做了很多实验来检验贝尔不等式。
第一张量子纠缠图像
1972年，John krause和Stuart Freedman首先完成了这个测试。1982年Alan Aspe的博士论文就是关于这种测试实验的。他们得到的实验结果与量子力学的预言一致，而与定域隐变量理论的预言不一致，从而证实了定域隐变量理论不成立。但每一个相关实验都存在漏洞，导致实验的正确性受到质疑。在做总结之前，需要完成更精确的实验。
多年来，许多研究成果都有助于将这些超强关联应用于传输信息的可能性，从而导致了量子密码术的成功发展。最著名的是查尔斯·贝内特和吉勒·布拉萨尔发明的BB84协议和阿图尔·埃克特发明的E91协议。
2017年6月6日，量子科学实验卫星墨子号首次成功实现。两个量子纠缠光子分布到1200公里以上的距离后，仍能保持其量子纠缠态。
2018年4月25日，芬兰阿尔托大学教授米卡·西兰普(Mika Sillanp)领导的实验团队成功纠缠了两个单独振动的耳膜。每个耳膜的宽度只有15微米，大约是头发的宽度。它由10个铝原子组成。通过超导微波电路，在接近绝对温度(-273.15摄氏度)下，两个耳膜之间的相互作用持续了约30分钟。这个实验演示了宏观量子纠缠。
假设一个零自旋中性π介子衰变为一个电子和一个正电子。这两种衰变产物向相反的方向移动。电子移动到A区，观察者“爱丽丝”会观察到电子沿某一轴的自旋；正电子移动到区域B，在那里观察者“Bob”也将观察到正电子沿着相同轴的自旋。在测量之前，这两个纠缠粒子* * *一起形成一个自旋为零的“纠缠态”，是两个乘积态的叠加，用狄拉克符号表示[3]。
其中，它表示粒子的自旋分别是向上自旋或向下自旋。
括号中的第一项表明电子的自旋是上旋的，且仅当正电子的自旋是下旋的；第二项表明电子自旋是向下的当且仅当正电子自旋是向上的。两种情况叠加，每种情况都有可能发生。不确定会发生哪种情况。所以电子和正电子纠缠在一起形成纠缠态。没有测量，就不可能知道这两个粒子中任何一个的自旋。根据哥本哈根的解释，这种属性是不存在的。这个单线态的两个粒子是反向关联的，两个粒子的自旋是分开测量的。如果电子的自旋是向上的，那么正电子的自旋是向下的，反之亦然。如果电子自旋向下，正电子自旋向上，反之亦然。量子力学无法预测是哪一组值，但可以预测得到任意一组值的概率是50%。
粒子沿不同轴的自旋是互不相容的，对这些不相容的可观测量的测量一定不能同时得到明确的结果，这是量子力学的一个基本理论。在经典力学中，这个基本理论是没有意义的。理论上，任何粒子的性质都可以测量到任何精度。贝尔定理是指一个经过实验检验的事实，即测量两个不相容的可观测量得到的结果不服从贝尔不等式。因此，基本上，量子纠缠是一种非经典现象。[4]
不确定性原理的维持必须依靠量子纠缠机制。举个例子，想象一下之前的一个零自旋中性π介子衰变的案例，两个衰变产物的运动方向相反，分别测量了电子的位置和正电子的动量。如果量子纠缠机制不存在，两个粒子的位置和动量可以用守恒定律来预测，这就违反了测不准原理。由于量子纠缠机制，粒子的位置和动量服从测不准原理。
从以相对论速度运动的两个参考系测量两个纠缠粒子的物理性质。虽然在每个参考系中测量两个粒子的时序不同，但得到的实验数据仍然违反了贝尔不等式，两个纠缠粒子的量子关联仍然可以被可靠地重现。