量子就是光量子，出现纠缠的量子有什么表现？怎么证明它们都是在纠缠状态？

量子通讯是不是现代版《皇帝的新装》？ 量子通讯和量子计算机已经成为现在各大媒体热议的话题，这一切都离不开量子，其原理就是量子力学。量子就是能量子的简称，一般都是以光子或者是光量子的形式表现出来。因为大量的科学实验证明，能量不是无限可分，能量的最小单位就是一个能量子，也就是量子。量子的表现形式是光量子，或者说是以光子的形式表现出来的。光子必须以光速运动（真空中），不能静止，如果遇到其他物体，就会要么是被吸收转化为物体的内能，。遇到物体要么是被吸收转变成物体的内能（热能或者是导致原子核外部电子轨道能级的改变），要么就是改变行进的方向（反射或者折射），光量子不可能处于静止状态。光量子没有静止质量，停止运动就意味着消失。这些都是物理学最基本的常识，凡是学过物理学的大学理科毕业生都知道。 一个基本的事实就是，光量子从诞生的那个时刻起，就必须要一直运动，在真空中的运动速度就是光速。遇到物体要么是被反射或者是折射，要么就是被物体吸收，不会长生不老。举一个最通俗的例子，阳光明媚的日子光照度很强烈，阴云密布的时候光线就很暗淡。平原地区的人到了青藏高原，会感觉到紫外线辐射很强烈，在平原地区就没有这样的感觉。这是因为大气和水蒸气对光量子有强烈的吸收作用。高原地区大气稀薄，对光量子吸收少，所以紫外线就强烈，平原地区就恰好相反。阴雨天水蒸气对光线(光量子)吸收强烈，所以阴雨天光线就要减弱。 从媒体得到的公开信息，墨子号量子通讯卫星实验的传送距离是1600公里，要就是说墨子号远远没有达到同步卫星的高度，必须要以8公里/秒的速度围绕着地球在椭圆形轨道上运行。 好了，现在可以看看墨子号实验量子密钥分发的难度有多大。量子纠缠至少需要两个量子，一个必须在地面接收机里，另一个必须要在墨子号卫星上。这必须要做到，要么是在卫星发射前，先要把一个量子放置在卫星上，这个光量子必须要静止不动，老老实实待在卫星上，光子不动，可能吗？谁如果认为是可能的，那么就就请他把昨天阳光照射在墙上的光子提取出来，装到盒子里为大家展示一下。 如果这一条做不到，那就只能在卫星进入轨道后，从地面将这个量子发送到卫星上，注意是高度1600公里，而且还是以8公里/秒的速度飞行，还要无论刮风下雨都要把这个量子发送到卫星上，中途不能被大气和水蒸气吸收。你们谁能做到？狙击手最远的击杀记录是3公里左右，瞄准的是静止目标。“潘院士”瞄准的是1600公里之外的目标，而且飞行速度是8公里/秒，“潘院士”做到了。不仅做到了，在同时另一个互相纠缠的量子还老老实实在地面接收机里呆着，很听话、很乖，就待在接收器里等着发送密钥呢。如此荒唐的事情居然还有那么多吃瓜群众相信，还有主管科研项目的官员相信，大笔一挥，“潘院士”上百亿科研经费就到手了。这个正常吗？ 通讯除了要做到保密之外，更重要的是可靠，需要的时候一定要把信息安全送达，如果需要的时候不能发送，这个通讯工具就是一个摆设、道具。从公开发布的信息可以知道，墨子号不是一个地球同步卫星，总是在轨道上环绕地球飞行，只有在通过接收机上空很短的时间内可以收发信息，其他时间只能等待。也就是说，需要发送信息时，必须要等卫星飞过来的时候才能用，其他时间只能等着，急也没有用。这样的卫星可靠吗？能用吗？因此从本质上说，墨子号就是一个道具，诈骗科研经费的工具。“墨子号”这个项目本身就是漏洞百出、荒唐无比。 量子力学的应用范围是在一个原子内部，例如，研究原子内部电子轨道的跃迁，研究电子在接受了什么样的量子激发后，会摆脱原子和束缚成为自由电子等，所谓的“光电效应”就是电子在被量子激发后产生的。量子力学中有一条最基本的原理，就是测不准原理，也可以叫做不确定性原理，是由海森堡于1927年提出的，这个理论是说，你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。这是因为测量过程就是一种外部干预过程，例如光照射到电子，可以看成是光量子和电子的碰撞，波长λ越短，光量子的动量就越大。用将光照到一个粒子上的方式来测量一个粒子的位置和速度，一部分光波会被此粒子散射开来，由此确定其位置。但人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离更小的程度，所以为了精确测定粒子的位置，必须用短波长的光。 这个量子在测量过程中会扰动被测量的粒子，并以一种不能预见的方式改变粒子的速度和状态。所以如果要想测定一个粒子的精确位置的话，那么就需要用波长尽量短的波，这样的话，对这个量子的扰动也会越大，对它的速度测量也会越不精确；如果想要精确测量一个粒子的速度，那就要用波长较长的波，那就不能精确测定它的位置。这就是测不准原理要表达的内涵。 除了测不准原理之外，量子力学强调的是概率分布，量子力学理论主要是应用于解释原子内部的电子云的分布概率，其理论框架是由下列五个假设构成的： （1）微观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述。 （2）微观体系的运动状态波函数随时间变化的规律遵从薛定谔方程。 （3）力学量由相应的线性厄米算符表示。 （4）力学量算符之间有确定的对易关系，称为量子条件；坐标算符的三个直角坐标系分量与动量算符的三个直角坐标系分量之间的对应关系称为基本量子条件；力学量算符由其相应的量子条件确定。 （5）多粒子体系的波函数对于任意一对粒子交换而言具有对称性：玻色子系的波函数是对称的，费米子系的波函数是反对称的。 注意这里谈到的是5个基本假定，不是经过验证的科学事实。因此，量子力学如果要进入实际应用领域，首先要确定量子力学的测量方法和技术。另外要强调一下，量子力学的应用范围是在一个微观体系内，不能无限扩展到宏观世界。还有一个，要确定一个物理量必须要有合适的测量方法和技术，例如，量子的动量和角动量是怎么测定的？怎么测定一对量子（光量子）处于纠缠状态？以概率状态存在的粒子可以得到准确的测量值吗？最难实现的是，光量子不能静止，必须要以光速运动，否则就会被物体吸收转变成内能，或者是被反射，光子被反射后还是要以光速运动。换句话说，即使确认有一对量子处于纠缠状态，容纳这两个量子的设备也必须要以光速随着量子一起同向运动，否则量子遇到其他物体就会被吸收，转化为物体的内能。量子纠缠也就消失了。 先不说让物体以光速运动是不可能的事情。对于任何科学理论来说，如果想转变成实用技术，首先要基于可重复的科学实验，必须可以精确测量。就拿量子力学来说，全部理论体系都是建立在一个测不准原理和5个假设之上，显然是离实际应用还相差太远。如果要将量子纠缠应用于量子密钥的分发，首先要证明量子纠缠存在，而且可控，这种实验必须可以重复。如果要将量子叠加原理应用于量子计算机，首先要有实验证明被叠加的量子可以复原，也就是说量子叠加存储的信息可以读取，没有这些可重复的基础实验，很难让人相信所谓的“量子通讯”和“量子计算机”不是一个骗局。还有一个量子被叠加储存，怎么保证这个量子不被物体吸收，转变成物体的内能，这个问题在技术上是不可能实现的。技术上不可能实现的东西，被有人做成了量子通讯卫星，做成了量子计算机。只有一个可能，就是那个忽悠量子通讯和量子计算机的人是骗子，而且还是如假包换，货真价实的骗子。 看到一个合肥中科大的一个“副研究员”写的文章，说什么发明了一种晶体，接收到一个光量子照射后会变成两个互相纠缠的光量子，一个飞到地面接收机，一个飞到通讯卫星上。编造这样的谎言也太低级了吧？先不说是不是违反了能量守恒定律，就说卫星以8公里/秒的速度在天上飞，卫星高度超过1000公里，而地面接收机固定不动，放射出来的一对互相纠缠的光子怎么同时击中卫星和地面接收机的？这一对光子还要同时到达，否则互相纠缠也没有用了，这还不算高难度动作，还要在光量子到达目的地的瞬间，同时完成量子密钥的加载和读取，如此精确的控制，恐怕只有外星人能做到，“潘院士”是外星人吗？ 量子纠缠状态的密钥分发还有一个问题，就是怎么把这对互相纠缠的量子分开，一个放置在卫星上，要经受火箭起飞时几个g的加速度，这可不是一般的干扰，宇航员不经过特殊训练都无法承受，量子在这样的条件下还能保持不被物体吸收，还能保持纠缠状态，凭这一项就有资格获诺奖。不仅如此，在太空中卫星完全暴露在高能宇宙射线的辐射下，怎么防止这个量子不被宇宙射线破坏？地面接收机上的量子是处于静止状态，光量子如果可以静止，光速不变原理立刻坍塌，狭义相对论的基础也就完蛋了，这个量子通讯项目不仅搞垮了量子力学，也搞垮了狭义相对论，真是一箭双雕呀！还不应该再拿两个诺奖回来？ 读者看到这里，就会立刻产生一个疑问，通讯保密是不是真的可以做到？回答是肯定的，因为二战时期纳粹德国已经发明了不可破译的密码。具体办法就是，制造一对加密、解密机械装置，这两台机器是反向运行的，如果加密机将电报明码中的字母A正向移动6个字母序列，生成的新字母是G，但是接收机是反向移动6个字母序列，G又被还原为字母A。对于一篇明码电报，加密机对于每个字母序列的移动数字是随机的，因此外人收到的电报码是一堆乱码，因为随机码产生的方式有无穷多，破译根本毫无规律可循，所以在理论上是不可破译的。 现代保密通讯，只不过是机械装置变成了电子装置，机械随机加密变成了电子随机加密，原理是一样的，同样是不可破译的。谁听说过美国、英国、俄罗斯、法国的通讯密码被破译了？不过这些国家从来都没有想过要搞什么量子通讯，因为他们不担心被其他人破译。真要是发生战争，没人会去破译对方的密码，而是直接摧毁对方的通讯卫星，让对方变成瞎子、聋子。 现在还要进一步追问量子通讯到底是基于什么原理？如果说是基于量子纠缠，那就要问一下这一对互相纠缠的量子是怎么发现的，用什么方法确定它们都是处于互相纠缠状态的？根据测不准原理，如果测量了状态，位置就无法确定。怎么知道这一对光子（量子）是一个在卫星上，一个在地面接收机上？最重要的一个问题就是，光量子无论是在卫星上还是在地面接收机里，怎么保证量子不被物体吸收？如果光量子可以长生不老，人出去晒太阳后是不是可以在实验室里把太阳能的光量子提取出来？如果确认了光量子的位置，又怎么确认它们还是处于互相纠缠状态？量子力学的测不准原理就决定了这个问题是不可能解决的，如果解决了量子力学的大厦立刻就崩塌。还有一个，量子一旦开始纠缠了，就永远处于纠缠状态，不会消失不见吗？如果有办法使一对光量子处于永远纠缠状态，用同样的办法就可以制造第二对互相纠缠的量子，以此类推，所有的量子都可以处于纠缠状态。这可能吗？这种绝不可能的事情居然还有这么多人相信，这才是真正值得反思的问题。 假如说处于纠缠状态的量子不能被干扰，一有干扰纠缠状态就消失了。那好，加载密钥的过程是不是一种外部的干扰？接收机读取密钥的过程是不是外部干扰？一旦有信息加载密钥量子纠缠的状态就消失了，密钥怎么分发的？这些互相矛盾的东西，毫无根据的事情，居然被一个院士的团队“做”出来了，说明了什么？说明不是骗子高明，是相信这些鬼话的人太愚蠢。

量子纠缠中存在一种类似心电感应的现象，就好比一对双胞胎，虽然俩个不在同一个地方，当一方特别高兴时，另一方也会特别高兴，一方特别痛苦的时候，另一方也会特别痛苦，量子纠缠，不管它们相距多遥远，只要一个粒子状态发生变化，另一个粒子状态也令发生相应变化，目前还无法控制这种量子纠缠😊

我倒是真的希望有专家来回答这个问题，特别是列举出“光子纠缠”的实验证据。我学习的时候，都是拿电子自旋角动量来作为例子的，那是因为两个电子可以“相对静止”，所以可以发生“纠缠”。而测量“总角动量”，可以知道两个电子是否处于纠缠态（“单态”和“三重态”）。而两个光子是无法处于“相对静止”状态的。

但如果没有什么实验证据，我是没有办法承认“光子可以发生纠缠”的。

这么高深的量子力学我确实不懂，我相信很多人也不会比我懂的更多，但我曾经从事过密码破译工作，所以我知道量子加密技术不是潘教授的首创，美国在上世纪80年代就有了，而且在美军中实用。本来作为一项国家立项的重大科研项目，我们是支持的，成功失败先进落后，我们都持宽容的态度。但潘教授高调的公之于媒体，而且有很多地方有言过其实之嫌，所以不能不引起公众的质疑。大家质疑的不是量子技术，更不是量子力学，也不是潘教授的研究项目本身，而是潘教授把明明人家早就有的技术说成是他现在的首创，把跟在别人后面追赶说成是自己遥遥领先，把仅仅是发放量子密钥说成是量子通信，把还处于科学探索阶段说成是实现实用化，甚至自称量子之父。这种虚浮夸大的言行，使大家不得不产生疑问，他这样做目的是为了什么？仅仅是他个人张扬虚荣的个性使然吗？这难道是一个科学家应有的品质吗？科学是严肃的，必须有诚实严谨的科学态度。科学家要对历史和科学负责，经得起历史和科学的检验。没有错，量子科学是一门高深的学问，不是行家还真的不能班门弄斧。但很多人对量子技术和量子力学的基本常识还是知道的，对世界的这一领域的科研进展情况还是了解的。所以任何自恃自己是这方面的专家就可以鄙视公众的常识认知，以复杂的公式排斥公众的质疑，那才是愚蠢的。公式和科研过程怎么复杂那是你们的事情，我们质疑的是简单不过的结果。

这个问题第一句话就是错的，量子是各种物理量最小单元，而光量子只是光（电磁波）最小能量和最小动量的携带着，可以说光量子（光子）属于量子，不能反过来说。

量子纠缠的表现就是一类多体叠加态，通常用的是两体叠加，即两个粒子的叠加态直乘之后，取其中一半，即(a|0>+b|1>)( a’|0>+b’|1>)= aa’|00>+bb’|11>+ab’|01>+ba’|10>，如果后两项通过守恒定律被去掉，只去前两项aa’|00>+bb’|11>，这就是一个量子纠缠态。反之只取后两项也是量子纠缠态。

证明纠缠状态当然要通过实验，空间上我可以把这两个粒子分开很远，如果符合上面的纠缠态，那么测量第一个粒子量子态是0的时候，第二个粒子量子态必然是0。第一个粒子量子态是1的时候，第二个粒子量子态必然是1。几十年来的贝尔不等式测量实验，已经通过各种吹毛求疵的严格条件验证了量子纠缠的存在，参见我之前的一个回答：https://www.wukong.com/question/6535638978756870407/

实验上实现粒子的纠缠不是什么难事，尤其是光子，双光子纠缠已经成为非常标准的技术了，例如SPDC（自发参量下转换）就是利用高频激光打在非线性晶体上，可以以很高的速率（最高可到GHz）产生光子对，再通过双光子干涉制备纠缠（这里利用了玻色子全同性这一量子力学基础知识）。

量子纠缠毕竟是量子叠加态，一经测量就塌缩，所以没有所谓的长生不老，除非一直不去测量。但无论我们验证纠缠，还是利用纠缠传输量子比特，都需要去测量它。单光子探测器也是非常标准的技术，无论半导体的，还是超导的，还是EMCCD，都能买到。

大气对光子的吸收和散射率其实很低，墨子号量子科学实验卫星对地面站上千公里，损失的光子主要是因为存在光学衍射极限，几何发散角导致光斑太大，对单站平均每一千个光子地面只能收到一个左右（例如发射速率MHz，接收速率就变成kHz）。但只要我们一个接一个地发射光子，而不是一起发出去，每个光子的发射时间和到达时间都是可以记录的，这样就可以找到那些没有损失掉的小部分光子，记录实验数据。

奉劝那帮民科们：量子纠缠和和墨子号量子科学实验卫星是前沿高科技，远远超出了你们智商理解水平，既然智商不够学不明白，你们能做的只有在网上胡说八道闹笑话了。果不其然，又引来一帮弱智民科，有只听说过能量量子化没听说过动量hk也是量子化的，有对单光子探测技术一无所知的，还有的连量子化是什么都不知道也敢到处喷。请继续你们的表演，物理学的门槛对你们来说太高了，这辈子你们都摸不到边。