量子纠缠为何不能超光速传递信息？量子加密为何不需要量子纠缠？

平常喜欢在聊天群跟网友聊天，有时聊的内容还挺不错的，特别是一些类似问答形式的讨论，因为群友的一些疑问其实也代表的很多网友的疑问，所以我准备把一些比较有科普价值的聊天内容以Q&A（问与答）的形式发出来（强势偷懒^_~）。今天发的一段是关于量子纠缠为何不能直接传递信息的内容。

注：由于聊天语言比较简洁，有一些省略的词语和标点符号我会补充完整，另外文末会对聊天内容没有提及的一些知识进行补充解读。

网友T：我突然想知道隐形加密态量子传输不传递信息是怎么实现的？

我：从头到尾并不知道纠缠粒子的完整状态。（我这里可能理解错了，他问的应该是量子密钥分发，但他一开始就说隐形我默认理解成量子隐形传态了）

我：谁告诉你知道的？

我：量子隐形传态没有测量纠缠粒子的具体状态。（量子隐形传态是对纠缠粒子A和准备传送的粒子进行联合测量，然后根据结果对纠缠粒子B进行操作，从而把纠缠粒子B还原成要传送的粒子，整个过程不需要知道纠缠粒子的具体状态，我以为他在说量子隐形传态……）

我：你在说什么？什么改变？怎么传信息？

网友T：量子纠缠是引起系统的同步改变，但是具体粒子还在叠加态。

我：我就说你不懂量子纠缠，量子纠缠并不能改变对方，是同时确定，不是A可以改变B。

我：谁跟你说可以传信息的，你打他。

我：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T：你测量A是1，B可能是2 要不然你不传递信息？

我：怎么传？ 你又不能控制测出来的是什么，怎么传信息？（也就是说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）

我：比如你想传112233，你用量子纠缠怎么传过去？

网友S：那测量出的自旋算量子信息吗？（另一位网友）

我：算。但测量前状态是未知的。

网友S：那我记得你以前说不能传递量子信息……

网友T：我懂他的意思了，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对中，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。