理解量子纠缠：（第一部分）叠加和猫咪

你们好。我猜想你读这篇文章是因为你想了解更多关于量子纠缠的知识。最近，2022年的诺贝尔物理学奖被授予在这个领域做研究的科学家，如果你问我，这是一个很复杂，但也很有趣的领域。因此，让我们直接深入了解吧！

在我们谈论量子纠缠之前，更多了解一下诺贝尔及今年物理学奖的获奖者信息。诺贝尔奖是一个全球性的奖项，授予那些为人类做出成就的人。它是由阿尔弗雷德·诺贝尔在其1885年的遗嘱中提出的，有不同的类别，其中一些是后来增加的。这些奖项包括诺贝尔和平奖、诺贝尔物理学奖、诺贝尔化学奖和诺贝尔生理学或医学奖等等。2022年诺贝尔物理学奖被授予阿兰·阿斯佩克（法国）、约翰·克劳瑟（美国）和安东-泽林格（奥地利），以表彰他们在量子信息科学方面的工作。这些奖项的获奖者获得了奖章和高额奖金，但更重要的是，他们的工作被分享给公众，并可能激发新的想法。那么，什么是量子信息科学和量子纠缠？

被称为量子信息科学的领域旨在利用量子力学原理理解信息传输、处理和分析。量子纠缠，一个有时被称为“远距离幽灵行动”的花哨术语，如果科学家们能够正确掌握它，将对拥有更高效的计算机至关重要。然而，请注意，它也可能变得相当混乱。

为了进一步了解量子纠缠及其好处，你需要了解另一件事：计算机如何工作。一般来说，我们的电脑使用一个包含比特的系统来存储我们的信息。一个比特可以是1或0，把足够多的比特放在一起就可以得到信息。然而，目前，我们需要使用晶体管，或微小的通断开关，将这些信息存储为二进制比特。由于我们有大量的信息需要存储，科学家们开始将晶体管越做越小，使硬盘的数据效率更高。但是，即使我们可以把晶体管做得非常小，它仍然占用空间，对我们可以在电子设备中有效存储的信息容量施加了一个物理限制。

然后，科学家们发现了“量子位”，为新的可能性打开了大门。量子位可以是一个电子或粒子，使用1和0的系统，但有一个令人惊讶的好处。在量子层面上，理论上一个量子位可以同时作为“1”和“0”存在。这就是所谓的叠加。因此，你可以有一个量子位的两种结果。

量子叠加的一个著名例子是薛定谔的猫，这是埃尔温·薛定谔在1935年提出的一个思想实验。它是由这些部分组成的。一个放射性元素，一个探测器，一只猫，和一些毒药，都放在一个盒子里。当你盖上盖子后，有50%的机会元素衰变并被检测到，释放出毒药并杀死可怜的猫。然而，也有同样的机会，这一切都不会发生，当你打开盒子时，你会看到猫仍然活着。考虑到自你关上盒子以来已经过了足够长的时间，猫和所有这些过程被纠缠在一起，被称为量子纠缠。打开盒子就像测量一个量子位的状态。在看到猫是活的还是死的之前，猫基本上是一个僵尸，两者的几率相同。这意味着猫、检测器和毒药是否被释放之间的叠加。

好吧，那么回到我们的量子位。因为量子位可以处于叠加状态，所以我们可以利用它们来发挥我们的优势。量子纠缠为我们的计算方法开启了新的可能性，因为如果两个电子被纠缠成一个，测量一个电子的状态也就决定了第二个电子的状态，而第二个电子的状态总是与第一个相反。由于量子纠缠减少了运行一个操作所需的步骤，这将意味着未来量子计算机的计算方法会更快。

下次，我们这个系列的第二部分，将研究量子纠缠是否能使多个平行宇宙存在以及宇宙的更多秘密。这就本期新新闻新闻一分钟的制作。谢谢您的阅读，请订阅，以免错过未来的更新。