10、量子计算中的纠缠现象与应用

量子计算中的纠缠现象与应用

1. 量子纠缠的基本概念

量子比特（qubits）的纠缠是量子力学中的一个独特现象。即使我们仅回顾了量子比特初始状态分别为 |1⟩ 和 |0⟩ 的情况，对于其他三种情况也会得到类似结果，即量子比特只会坍缩到四种可能状态中的两种。而且，多个量子比特也可以相互纠缠，在量子计算中，这种现象相当常见。

在量子力学里，令人惊奇的是，即使将其中一个纠缠的量子比特发送到数百万英里外的星际空间，它们仍然保持纠缠状态。一旦其中一个量子比特坍缩，比如在太空中的那个，地球上的另一个量子比特无论距离多远，都会立即坍缩到互补状态。这一现象似乎违背了物理定律，物理学家们轻蔑地称之为“远距离幽灵作用”。为了解释这一差异，物理学家不得不扩展现有理论，使这类量子效应受其他机制的支配。

2. 量子纠缠的应用

量子纠缠虽然具有令人困扰和独特的特性，但它非常真实，并且支撑着一些奇特的应用：
- 量子望远镜 ：利用纠缠现象制造的量子望远镜，可以拍摄微弱恒星的星光图像。
- 探索黑洞 ：科学家通过纠缠一对量子比特，让其中一个被黑洞捕获，然后研究另一个，以寻找黑洞内部情况的线索。
- 低功率雷达和医疗设备 ：纠缠的量子比特被用于构建低功率雷达应用，可用于军事和医疗设备。由于纠缠的量子比特只影响其对偶，因此无需使用高功率波束。
- 量子隐形传态 ：纠缠是量子隐形传态的核心，量子态可以从空间中的一点转移到另一点。

3. 量子计算中的纠缠

在量子计