相信很多人都聽說過量子糾纏，堪稱量子世界最詭異的現象，甚至沒有之一，也是這個世界上最奇妙的事情。事實上量子糾纏也很美，而且，越瞭解量子糾纏，就會發現它越美。
那麼，什麼是量子糾纏呢？
物理學是這樣定義的：當多個粒子發生作用之後，單個粒子擁有的特性會綜合成為整體屬性，於是就無法描述單個粒子的性質，只能描述整體性質。
量子糾纏現象只會發生在量子世界裡，在宏觀世界是沒有這種現象的。
如果我們測量糾纏中粒子的某些物理屬性，比如說動量，位置，自旋等，其他粒子就會出現關聯現象。
舉個例子，我們假設一個零自旋的粒子，衰變為兩個粒子，這兩個粒子以相反方向移動分離。如果我們測量其中一個粒子，發現自旋方向為上旋，那麼另一個粒子的自旋方向必定是下旋。反之亦然。
還有一點，還會出現看似矛盾的現象：當我們測量其中一個粒子時，另一個粒子好像早就知道了我們要測量，並且知道測量結果，瞬間做出相應的改變來呼應測量的粒子。科學家並沒有發現任何資訊傳遞的機制，而且不管兩個粒子相距多遠，哪怕數光年之外，也能瞬間感應到對方。
如何理解量子糾纏這種看似不合理的現象呢？首先我們需要明白幾點。
第一，量子糾纏只會發生在量子世界，在我們的宏觀世界裡是不會出現的。起碼目前科學家們並沒有在宏觀世界裡發現量子糾纏現象。
第二，量子糾纏必須發生在兩個或兩個以上的量子系統裡，系統就代表著整體，也就是說，我們只要談到量子糾纏，一定是一個整體。
第三，就是很多人關心的距離問題。理論上量子糾纏的距離不受限制，也就是說可以很遠很遠。但實際上很難做到這點，因為糾纏中的粒子受到任何形式的擾動，都會讓糾纏態消失，而擾動本身就相當於觀察。而宇宙中充滿了各種物質和能量，它們都可能會“觀測”糾纏中的粒子。
科學家們曾經做過很多量子糾纏的實驗。比如說，我國著名科學家潘建偉，早在2005年就帶領團隊做過量子糾纏實驗，實驗地點是合肥，在相距13公里的自由空間裡驗證了量子糾纏的可行性。
2007年，清華大學和中國科學技術大學聯合進行了自由空間量子通道實驗，長度達到了16公里。而兩年後的2009年，終於實現了世界最遠距離的量子隱形態傳輸。同時也驗證了這種隱形態傳輸可以穿越大氣層，這個發現為未來的全球化量子通訊網奠定了堅實的基礎。
研究成果發表在著名雜誌《自然》上，引起了很大關注。
不過，從實驗結果來看，量子隱形態傳輸的距離要求是很高的，現實中很難實現遠距離傳輸，從實驗的距離13公里和16公里就能看出來。現實中要讓兩個相距數光年遠的粒子發生糾纏，幾乎不可能。
只有排除所有的干擾，才能讓相距很遠的粒子發生糾纏，否則任何干擾都會讓量子糾纏太解除，而現實中我們根本無法排除所有的干擾。
所以，量子糾纏發生的系統其實會受到很大限制，不是隨便就能出現量子糾纏。比如說，你我兩人分別拿一個手電筒，開啟手電筒之後，光子之前就相互糾纏了，這種想法太簡單了，是不可能的。
不過，隨著人類科學的發展，科學家已經能讓距離更遠的粒子仍然保持糾纏狀態。比如說，在2017年，我國的墨子號量子實驗衛星首次做到了這一點：把糾纏中的光子分發到相距1200公里之後，仍能保持量子糾纏的狀態。
看到這裡，你可能有很多疑問：相距1200公里也能保持量子糾纏狀態，是不是表明光子超光速了，難道相對論錯了嗎？該如何理解量子糾纏中的“超光速”現象呢？
還有，基於量子糾纏而建立的量子密碼學為什麼會如此安全，到底是如何運作的呢？
首先，量子糾纏看起來好像是超光速了，但其實並不是真正意義上的超光速，並沒有違反相對論，因為量子糾纏過程中並沒有傳遞任何資訊。
可以這麼通俗理解量子糾纏：糾纏中的粒子表現出來的是整體性質，也就是說它們是在一個波函式下的狀態，而理論上波函式可以覆蓋任何地方，甚至是全宇宙，如此一來就和距離沒有關係了。
用一種宏觀現象去理解量子糾纏的狀態，就是“蹺蹺板”。比如說，你和我一起玩蹺蹺板，當我們兩人坐在蹺蹺板上時，就有了“糾纏”的關聯狀態。你向下，我必然就會向上，反之亦然。
你我之間的作用是超距或者說是超光速完成的嗎？並不是，因為你和我已經屬於一個整體，與我們之間的距離無關。
還有一個很關鍵的問題：量子糾纏的本質到底是什麼，也就是說，量子之間為什麼會發生糾纏？
開頭也說了，量子糾纏描述的是一個系統的整體屬性，整體系統是由幾個糾纏中的子系統組成的，整體系統具有某些物理性質，而子系統並不能私自擁有這種物理性質，只能描述整體系統的性質。
也就是說，整體性質具有“不可分性”。這種不可分性與空間無關，於是我們就能將幾個子系統分開，相距很遠也能體現出糾纏的特性。
這就像剛才所說的“蹺蹺板”，蹺蹺板就是一個整體系統，我們只能描述蹺蹺板的整體系統，蹺蹺板上的你和我不管相距多遠，都有關聯性，你和我都不能擁有自己獨立的物理屬性。
那麼，量子糾纏的系統到底是什麼呢？應該是一種場，準確來講，是電磁場，這也是量子糾纏的機制。
宇宙中充滿了各種場，比如說電磁場，而場的運動就可以形成波，比如說，光是一種電磁波，也可以認為是運動的電磁場，受到擾動的電磁場。
而理論上，場的輻射範圍是無限遠的，這也表明糾纏中的粒子即便距離無限遠，也會表現出糾纏態。但現實中很難做到這一點，因為場的強度與距離息息相關嗎，距離越遠場的強度越弱。
加上量子糾纏機制本身就很敏感，隨著場強度的變弱，糾纏中的粒子就更容易受到干擾，從而讓糾纏態解除。
總之，還是那句話，糾纏中的粒子是用一個波函式描述的，糾纏中的兩個或多個粒子是一個整體，我們測量糾纏中的粒子時，它們不能同時處於同一種狀態，所以會出現比如說一個自旋向上，一個自旋向下的情況。
