为什么量子纠缠没办法传递信息

先说答案：量子纠缠不能超光速传递信息的原因是它压根不能用来传递信息，而我国的量子加密不使用量子纠缠的原因是量子纠缠的制备难度比单光子制备难度高得多，但两者加密效果一样。

前些时候刚好跟网友讨论过量子通信为何不能传递信息的问题，因此我先编辑整理一部分相关讨论的内容以问答形式发出来。（强势偷懒^_~）

网友：我想知道使用量子纠缠的量子通信为什么不能超光速传递信息？

我：量子纠缠本来就无法传递信息。

网友：那测量后整个系统的物理性质改变，不就是传递信息吗？

我：你在说什么？什么改变？怎么传信息？

网友：量子纠缠引起系统两个纠缠粒子的同步改变。

我：量子纠缠并不能改变对方，是两个粒子的状态同时确定，不是A可以改变B。

网友：那他怎么传递信息？

我：谁跟你说可以传信息的，你打他。

网友：那量子通信是什么东西？

我：量子加密通信，做密钥的。测量一个状态可以知道另一个的状态，所以可以用来做密码。（实际上一般的量子加密是不需要用量子纠缠的，文末解释）

网友：测量一个知道另一个状态，你这不是自相矛盾吗……

我：怎么矛盾？

网友：你测量出a是1，b就是2，你刚才却说不传递信息？

我：怎么传？ 你又不能控制测出来的是什么，怎么传信息？你可以通过测量知道对方测出什么状态，但无法控制对方测出什么状态。比如你想传112233，你用量子纠缠怎么传过去？

网友：搜嘎，我懂你的意思了，以前我一直卡在这。（卡在为何可以知道对方状态却不能传递信息）

我：传信息的条件是你要能操纵测量结果，但量子纠缠不能，一操作就不纠缠了。实际上是测量后，原纠缠对里的粒子A就无法决定粒子B的状态了，无论在测量后对粒子A进行任何操作，都不会改变粒子B的状态。

量子纠缠是一个量子系统中（包括两个或多个微观粒子）的量子态存在关联，也就是其中的所有粒子的量子态（微观粒子的状态）存在相关性。比如在最简单的纠缠光子队中，两者的状态会互为相反或完全相同，因此你只要测量一个的状态就能同时知道另一个的状态，这种相关性是由守恒定律决定的。

用量子力学的话说就是存在量子纠缠的粒子共有一个波函数（微观系统的状态函数），只有在对系统的任意部分（任意一个粒子）进行测量时，整个系统的波函数坍缩，才会成为多个单独的粒子。

那为什么量子纠缠可以超光速呢？其实波函数坍缩理论上是无关时间也无关距离的，波函数分布在全空间，无论这个波函数是存在量子纠缠的量子系统，还是单个的粒子，它的坍缩都是瞬时完成的。为什么量子纠缠可以超光速的答案就是：波函数坍缩不需要时间。波函数既然是分布在全空间，那么假如纠缠的粒子需要通知另一个粒子一个坍缩到什么状态，那么单个粒子的全空间坍缩不就也要通知其余所有可能位置的自己不要出现吗？这是很荒谬的。

量子密钥是通过量子态来实现随机生成量子密钥的，目前量子加密的加密协议有三种，分别是BB84协议、B92协议和E91协议，其中只有E91协议是需要用到量子纠缠的，其余两种协议都仅需要单光子量子态。其中：

BB84协议用的是单光子的偏振态，我国的加密通信就是用它；（它的加密原理需要一篇长文才能讲清楚……）

B92是BB84的简化版，把BB84的四种偏振精简为两种，但由于误码率较高，使它的成码效率也同时减半，安全性也比BB84低，对通信线路的要求更高；

E91协议用的才是量子纠缠，但由于它跟采用单光子的BB84协议是等效的，纠缠光子却比单光子更难制备，因此傻子才用它……

我是星宇飘零，关^_^注我，和你分享更多有趣科学知识。

（以上图片来源于网络，如有侵权请联系删除）

无论是在理论上还是实际中，永无可能出现题主描述的情景！

粗略地讲，人体构成的分子、原子、意识的组构，以及组构过程中产生的能量变化，粒子的数量、空间布局等，根本无法依靠所谓的量子纠缠来传递组建。首先无法分解出一个活人的各部位的量子态信息作为传递源头，其次假如(即使)人体部位信息以量子比特传递，这些相互关联的信息早因某一量子比特提取使各部位的信息成为无关联的独立态，从而无法辩识拼接出一个活人。当然还有更复杂的情况。

上述是以理论上存在量子纠缠态为前提的一种科幻设想。

那么理论上究竟是否存在量子的叠加态与纠缠态呢？

可以肯定地说，理论上也不存在量子的叠加态与纠缠态。要说明这一点，要从薛定谔方程说起。薛定谔方程是薛定谔根据自己对德布罗依提出的″物质波″概念理解而建立的。

方程中很清楚，它描述质量粒子(m)在势场(U)中，考虑自身能量(E)后，粒子在空间(x，y，z)的位置随时间(t)变化φ。由于粒子所处的环境U无法象牛顿定律准确描述(F=ma)，因此，薛定谔透过能量(U，E，H)来描述质量粒子的运动方程，结合德氏的″物质波″的概念和波动方程，由此将φ称为波函数。

这里，方程很清楚，描述的是有质量(m)存在于势场中(U)的粒子运动或存在的行为。

由此可见，解薛定谔方程时，必须要确定一个边界条件或存在的环境状态，即势场U。那么对于方程的解，必须是在同一环境下的势场U和同一质量粒子m。

因此，对方程解得一组波函数时，一些人就认为存在叠加态。这完全是严重的一知半解。一组方程的解，是在同一质量m下解得到的。如认为一粒子可在同时存在多种状态，那其隐含了将质量m分解了，那就不再是同一方程了，可见，叠加态是不存在的！

对于纠缠态，从方程可见，当两个以上的粒子(量子)处于同一环境U中时，认为能产生纠缠态。这在绝缘环境(类似于热力学中的绝热环境)也许是成立的，但这些相关联的量子波函数是基于共同的环境势场U。一旦有外界的能量进入，如其它场势进入，就将破坏原先的绝缘环境，从而造成方程解得另一波函数，或波函数坍塌。因此，很多人认为″将一对纠缠量子分开，甚至分发到月球或几光年之外，两量子的纠缠态仍成立″这一说法是不成立的，根据方程可知，分开时将有新的能量加入，或分开后两量子所处的势场U环境将出现变化，从而方程中的U发生改变，方程出现另外的解，即纠缠态将不存在。

因此，从薛定谔方程可知，叠加态与纠缠态并不成立。用量子纠缠态传递大活人科学上永不成立！

理论上，如果你能在一个粒子上写字，它会不会瞬间出现在另一个粒子上?

如果理论允许这种操纵，但它不允许。这个理论只允许你进行测量。这完全是一种被动的观察。

在进行测量时，唯一改变的是一个叫做波函数的数学结构。测量会导致波函数崩溃。然而，由于波函数不是真实存在的，所以没有办法实际观察到坍缩。它是一种数学结构，可以让我们追踪量子系统的演化。

波函数是量子力学神秘的一部分。量子力学是一种解释观察和测量的理论，使用一种结构，本身无法明确的物理解释。这就是为什么有许多对量子力学的解释，它们只在它们所描述的潜在现实中有所不同……然而，如果这种潜在现实永远无法被观察到，那它真的是真实的吗?这是所有量子力学解释所面临的哲学难题。

假设你有一个自旋向上或向下的电子，你的朋友也一样。你只知道，如果我的事业蒸蒸日上，那她的事业就会走下坡路，反之亦然。

如果你改变了你的，就不能改变她的。你所做的就是改变上面的说法是否正确!它变成了:如果我的在上，那么她的也在上，反之亦然。通常情况下，它是这样运作的:如果你改变了你的想法，你不会改变你伴侣的想法。你拥有的将两者联系起来的信息已经过时了——你的影响在保持她的状态的同时改变了这种联系，而不是相反。

尽管量子力学的图景还有其他微妙之处，但基本观点依然存在:当你改变自己的东西时，相关性会改变，而不是其他人的状态。如果我们只使用数学仪器，而不担心对现实的一些潜在解释，我们会发现纠缠的唯一非局域方面对应着一种永远无法观察到的现象。

纠缠系统的所有可观测性质都满足爱因斯坦局域性，因此不能用来发送比光速更快的信号。剩下的就是所谓的量子关联，它与经典关联不同，但有一个共同的特性，那就是它不能被用来发送信号。只有当两个观察者比较他们的测量值时，这种相关性才变得明显。

所有做物理理论。都是在简化客观在之后做出逻辑系统。例如，波传递的轨迹，就不是一个几何曲线，为了用类似质点运动来描述波动。才把波的起点简化为一个几何点，实际县一个区域。再指定一几何点来表终点的位置。再把传播轨迹简比成连接此二点的一条几何曲线。是由一个几何点的轨迹构成此曲线。并把这个点称为波子。所有通过波传递的能量，全集中于此波子身上。这样构成的波子，实际悬某个几何点的一个邻域。邻域的边界与中心位置都是模糊的。自然就测不准了。这种波子运动可用贴在经验空间上的一个不可测空间来想象。不可测就不存在位移函数。也就不存其导函数。建立不起速度的概念。也就无从与光速比较，当然也就无所谓快慢了。因为纠缠量子的退相干是一个瞬时随机的过程，不携带信息。量子通讯也不是用量子纠缠来通讯，而是用量子纠缠进行加密。

按照量子力学的主流观点，两个量子纠缠后形成形成了一个量子态，这个量子态无法用宏观概念进行描述，数学上表示成一个波函数。在测量导致退相干前只有一个量子态，并不存在两个量子。而在退相干的瞬间，两地同时各产生一个量子，这个退相干过程是完全随机不可控的，所以不可能传递信息。但是由于物理上的守恒律，测量一个量子的状态就可以知道另一个的状态。这样进行通讯的两地传递一系列的纠缠态，就可以得到一个状态的序列。然后发信息的一方根据约定用序列对信息进行加密编码，再把加密过的信息通过传统手段传递给对方。这就是所谓的量子通讯。由于退相干的不可逆性，这组序列仅有通讯双方可以得到，一旦被窃听就会被发现。所以量子通讯具有绝对的安全性，但是实际的通讯速度其实比传统通讯要慢。