相隔万里，两颗粒子如何“心有灵犀”？

2022 年 10 月 4 日，斯德哥尔摩的发布会上，屏幕亮出三个名字：法国的阿兰·阿斯佩、美国的约翰·克劳泽、奥地利的安东·蔡林格。获奖词念出来，台下记者都愣了一下——“表彰他们在纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面的贡献”。听起来像武侠秘籍的名字，其实是物理学界纠缠了近百年的悬案：两颗粒子，凭什么相隔万里还能瞬间呼应？

一对“双胞胎”光子的怪脾气

先把纠缠讲明白。科学家可以让两颗光子结成一对，从此它们的状态被绑成一个整体：比如你去测其中一颗的“自旋方向”，测到向上，另一颗无论此刻漂在多远的地方，必定表现为向下。像一双手套拆开寄往地球两端——你拆开左手那只，立刻知道对方手里是右手。但量子世界的诡异之处在于：在拆开看之前，连“哪只是左、哪只是右”都不存在，不是事先藏好的答案。

爱因斯坦认为这不合理：一定有什么“隐变量”，像提前塞进手套的小纸条。1964 年，物理学家约翰·贝尔想出一个天才的判据：如果小纸条真的存在，两边的测量结果之间的关联程度就有上限，这就是贝尔不等式；而量子力学预言关联可以突破这个上限。从此，哲学吵架变成了可以做实验裁决的问题。克劳泽在 1972 年做出第一个实验，结果站在量子力学一边；阿斯佩在八十年代改进装置，趁光子还在半路就飞快切换测量方向，堵住了“纸条作弊”的漏洞；蔡林格则把纠缠玩出了更多花样，还实现了量子隐形传态——把一个粒子的状态“搬”到远处的另一颗粒子上。

• 量子纠缠：两颗粒子的状态绑成一个整体
• 隐变量：爱因斯坦设想的“小抄”
• 贝尔不等式：分辨两种世界观的天平
• 阿斯佩实验：光子在途切换测量，堵住漏洞
• 量子隐形传态：把量子状态搬到远处的技术

从哲学吵架到技术革命

这段路走得并不风光。上世纪研究“量子力学基础”常被同行看成不务正业——克劳泽当年跑到加州理工找费曼讨论实验设想，被直接请出了办公室。谁能想到，几十年后这些“哲学问题”变成了量子通信、量子计算的基石：中国发射的“墨子号”量子卫星，2017 年与奥地利合作实现了洲际量子保密视频通话，连诺奖委员会解读获奖成果时都展示了这张图。

想一想：正因为纠缠粒子在被人偷看的瞬间就会“变脸”，用量子技术传递的密码才做到偷看必留痕。如果未来你的银行卡用上量子加密，请记得回头谢谢这三个人。

鬼魅般的超距作用。——阿尔伯特·爱因斯坦对量子纠缠的著名吐槽