每当我们一提到量子理论，总会有一些纠结，那就是究竟什么是量子？量子理论中的量子纠缠到底是怎么回事？当然，也有的人认为，量子理论太过诡异，我们普通人能理解吗？
如果想从这几方面入手，千万不要以为量子理论是什么玄学的东西，量子理论能够真正地解释一些现象，而这些现象，用宏观的理论是解释不了的。
一．什么是量子？
我们把物质细分再细分，你可能说是分子，原子，电子等等。那么分子，原子，电子是量子吗？
我们先别下结论，为什么呢？原来量子最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。自从普朗克提出量子这一概念以来，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。
也就是说，量子是指“相当数量的某物质”，而这些物质是“量化”的，及其微小。因此，量子是量化了的物质，用经典物理学就无法解释其现象了。
二．双缝干涉实验
在量子力学里，双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。
这说明什么问题呢？往下看。
假若光束是由经典粒子组成，将光束照射于一条狭缝，通过狭缝后，冲击于探测屏，则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是，假设实际进行这单缝实验，探测屏会显示出衍射图样，光束会被展开，狭缝越狭窄，则展开角度越大。在探测屏会显示出，在中央区域有一块比较明亮的光带，旁边衬托著两块比较暗淡的光带。
如果稍微改变双缝实验的设计，在狭缝后面装置探测器，专门探测光子通过的是哪一条狭缝，则干涉图样会完全消失，不再能观察到干涉图样；替代显示出的是两个单缝图样的简单总和。这种反直觉而又容易制成的结果，使得物理学者感到非常困惑不解。
这种诡异的现象，就是所谓的量子纠缠。
三．量子纠缠如何解释？
一开始爱因斯坦对此现象很困惑，爱因斯坦坚信自然规律具有确定性，物理过程具有内在联系，客观事物真实存在，并满足物理规律的严格约束，任何表面随机的过程，都存在更根本的物理联系。
在上世纪初，以玻尔等人发展起来的量子力学诠释，称作哥本哈根诠释，该诠释的其中一个基本假设，叫做“不确定性原理”。
不确定性原理指出，一个粒子的关联量（比如位置和速度、时间和能量等等）之间，存在本质的不确定，这种不确定是原则性的，我们没有任何办法得知不确定性间内在机制。
于是，在爱因斯坦和玻尔的多次“争论”中，爱因斯坦说了那句著名的一句话——“上帝不掷*子骰**！”
在争论中，物理学家薛定谔提出了一个思维实验。
薛定谔的猫的思维实验，是一个极为怪异的思维认知。这个认知过程就是将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。什么意思呢？猫到底是死还是活，是取决于猫还是装有氰化物的瓶子呢？原来根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是，不可能存在既死又活的猫，则必须在打开箱子后才知道结果。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题，巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来，以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展，薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
这个实验引发了爱因斯坦与薛定谔的一次论战。
在争论的焦点就是量子纠缠到底有没有？
四．量子纠缠到底有还是没有？
刚才讲到爱因斯坦与薛定谔的论战，其焦点就是薛定谔的猫到底是活猫还是死猫。
为此，爱因斯坦设想了一个新的方案：想象一堆性质不稳定的*药火**，很有可能在一年内都不会爆炸。他写道：“原则上这很容易用量子力学的形式表示”，对于*药火**这一年内的情况，薛定谔方程的解释看上去合情合理，然而“一年以后情况完全变了，这时波函数ψ（薛定谔在1926年引入量子理论的波函数）描述的便是一种既还没爆炸又已经爆炸了的混合状态。”爱因斯坦在信中激动地表示，不仅仅是玻尔，所有物理学家都不应该接受这种无稽之谈，因为“ 现实中并不存在介于已爆炸和未爆炸之间的状态”。他坚信大自然必定会在两者间做出选择，因此物理学家也该如此。
收到爱因斯坦有关*药火**实验的信约十天后，薛定谔回复了
他想到的新花样：他的盒子里放的不是*药火**，而是一
猫。
薛定谔写道：“ 密闭的铁匣子里放着一个盖革计数器和少量的铀，因为量非常少，所以很可能一个小时内有一个原子衰变的概率和没有衰变的概率一样。当第一次衰变发生时，通过继电器，装置会释放锤子砸碎一瓶氢氰酸。另外残忍的是，还有一只猫被关在这个铁匣子里 。”与爱因斯坦的例子一样，薛定谔假想预定的时间过后，根据量子力学的理论，“ 此时既可以说猫是活得，又可以说猫是死的。
后来，爱恩斯坦非常同意薛定谔的设想并在回信道“你的猫实验说明我们的意见完全相同，既包含生又包含死的波函数ψ不能被用来描述现实的状况。”
两位伟大的科学家终于握手言和了。其实，薛定谔多年来的提出猫的本意是挫败量子理论，结果，令人讽刺的是，正是他的怪异的薛定谔的猫成就了量子理论，在真正意义上引发了一场量子革命！
小结：量子纠缠是一种物理资源，如同时间、能量、动量等等，能够萃取与转换。应用量子纠缠的机制于量子信息学，很多平常不可行的事务都可以达成：
量子密钥分发能够使通信双方共同拥有一个随机、安全的密钥，来加密和解密信息，从而保证通信安全。在量子密钥分发机制里，给定两个处于量子纠缠的粒子，假设通信双方各自接受到其中一个粒子，由于测量其中任意一个粒子会摧毁这对粒子的量子纠缠，任何*听窃**动作都会被通信双方侦测发觉。
密集编码（superdense coding）应用量子纠缠机制来传送信息，每两个经典位元的信息，只需要用到一个量子位元，这科技可以使传送效率加倍。
量子隐形传态应用先前发送点与接收点分享的两个量子纠缠子系统与一些经典通讯技术来传送量子态或量子信息（编码为量子态）从发送点至相隔遥远距离的接收点。
量子算法（quantum algorithm）的速度时常会胜过对应的经典算法很多。但是，在量子算法里，量子纠缠所扮演的角色，物理学者尚未达成共识。有些物理学者认为，量子纠缠对于量子算法的快速运算贡献很大，但是，只倚赖量子纠缠并无法达成快速运算。
在量子计算机体系结构里，量子纠缠扮演了很重要的角色。例如，在单路量子计算机（one-way quantum computer）的方法里，必须先制备出一个多体纠缠态，通常是图形态（graph state）或簇态（cluster state），然后借着一系列的测量来计算出结果。