量子糾纏是物理學中一種複雜的現象，通常被錯誤地描述為遙遠的量子物體之間的一種隱形連線，使一個物體能夠立即影響另一個物體。阿爾伯特·愛因斯坦曾著名地將這種糾纏的想法斥為“鬼魅般的超距作用”。實際上，糾纏最好被理解為資訊，但這確實很平淡。因此，如今，每一篇關於量子糾纏的新聞報道、解釋性文章、觀點文章和藝術詮釋都將這種現象等同於愛因斯坦的怪異感。隨著2022年諾貝爾物理學獎授予阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）、約翰·F·克勞澤（John F. Clauser）和安東·塞林格（Anton Zeilinger），情況只會變得更糟，因為他們因量子糾纏實驗而獲獎。但是，現在是時候擺脫這個形容詞了。稱糾纏為怪異完全誤解了它的實際運作方式，並阻礙了我們理解它的能力。
1935年，物理學家埃爾溫·薛定諤創造了“糾纏”一詞，並強調它“不是一個，而是量子力學的特徵，是使其完全背離經典思維路線的特徵。” 他寫這篇文章是為了回應愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基（Boris Podolsky）和內森·羅森（Nathan Rosen）一篇著名的論文（物理學家通常簡稱為EPR論證），該論文聲稱量子物理學是不完備的。《紐約時報》的頭條新聞寫道：“愛因斯坦抨擊量子理論”，這鞏固了人們普遍認為愛因斯坦討厭量子物理學的看法。
EPR論證關係到日常現實的概念，即將現實視為世界上事物的集合，這些事物具有物理屬性，等待透過測量來揭示。這是我們大多數人直觀理解現實的方式。愛因斯坦的相對論理論符合這種理解，並認為現實必須是局域的，這意味著沒有什麼東西可以比光速更快地影響其他任何東西。但是，EPR表明，量子物理學與這些思想不相容——它無法解釋局域實在論理論。換句話說，量子物理學缺少了某些東西。為了完善量子物理學，愛因斯坦建議科學家應該尋找“更深層次”的局域實在論理論。許多物理學家回應並捍衛量子理論，但這個問題一直未解決，直到1964年物理學家約翰·S·貝爾（John S. Bell）提出了一個實驗，可以排除局域實在論的存在。克勞澤是第一個進行這項測試的人，後來阿斯佩和塞林格改進並完善了這項測試。
一篇關於典型的文章糾纏的文章告訴我們，當粒子相互作用產生“連線”時，就會出現糾纏，無論這些粒子相距多遠，這種連線都會持續存在。此外，對一個粒子採取的行動立即影響另一個粒子，或者我們被告知是這樣的。但是——即使是許多專家也犯了錯誤——量子物理學並沒有這樣說。量子物理學沒有說世界是怎樣的。相反，量子物理學只描述我們為檢驗我們關於世界如何運作的理論而做的實驗——它為實驗中可能發生的各種結果提供了機率。將量子物理學概念解釋為物理現實處方的衝動，源於我們傳統上教授物理學的令人遺憾的方式。
我在悉尼科技大學向二年級計算機科學專業的學生教授量子物理學。每年秋天，我都會讓青少年掌握量子糾纏的工作知識，而不會告訴他們它是怪異的，方法是引導他們自己完成工程化量子現象的過程。一位前學生說，他們理解了2022年諾貝爾物理學獎的報道，因為我讓學生程式設計量子計算機來產生糾纏。另一位前學生告訴我，他們很難弄清楚神秘的怪異感應該在哪裡。我建議，也許他們不必尋找他們不會找到的東西。
通常，物理老師在講授糾纏時，會從愛因斯坦開始，介紹局域實在論等概念，並最終必然會提及實驗者的自由意志。但不必如此。從資訊的角度，而不是物理學的角度，理解量子物理學的工作原理以及它如何脫離經典世界要容易得多。讓我們考慮一個例子。
想象一下，艾麗斯（Alice）和鮑勃（Bob）兩個人涉嫌犯罪，並且被隔離在不同的房間裡接受審問，無法互相溝通。他們每個人都被問到兩個可能的問題中的一個。他們必須互相印證對方的故事才能獲得自由。但是，有一個陷阱：問題中包含一個陷阱，如果他們都被問到第二個問題，他們必須給出相反的答案。艾麗斯和鮑勃在進入房間接受審問之前就知道這一切。因此，他們做了顯而易見的事情，並設計了一個策略，以便他們的答案將以正確的方式相關聯。但是，很快就變得顯而易見，沒有可能的策略可以讓他們獲得自由，因為他們不會知道另一位調查員問了哪個問題。艾麗斯和鮑勃能做的最好的事情是，在75%的時間裡正確回答問題，即對每個問題都給出相同的答案，並接受他們在四種情況中的一種情況下會失敗。
到目前為止，艾麗斯和鮑勃只使用了經典資訊。但是，透過共享量子資訊，他們成功的機率高於75%。他們透過使用量子資訊數學而不是經典資訊來設計策略來實現這一點。直覺解決方案需要對線性代數有一定的瞭解，因此我不會在此處詳細介紹。但事實是，他們共享的量子資訊需要相關性，這意味著它是糾纏的。這在調查員看來很怪異，因為他們只使用經典資訊進行推理。但這並不怪異。在任何資訊理論中，相關性都是普遍存在的。因此，透過量子資訊的視角，糾纏並不奇怪或罕見，而是可以預期的。資訊視角完美地說明了要求對量子現象進行經典描述的核心問題：這是錯誤的語言。諾貝爾獎獲得者是第一個證明這是自然事實的人。今天，您可以按照他們的腳步，透過在真正的量子計算機上建立糾纏並處理相關的量子資訊，來效仿他們。
愛因斯坦希望將自然界的所有事物都用簡單而緊湊的經典描述來識別。但是，我們現在知道，量子資訊提供了對自然界最準確的描述，這種描述是用我們不說的語言寫成的。接受這一點使我們從傳統物理學的侷限性中解放出來，並透過促進主動學習，使教學更加自然。量子資訊視角闡明瞭物理學中最深刻的一些問題。例如，量子資訊是理解黑洞之謎，甚至可能是整個宇宙的關鍵。它還引導我們開發新的量子技術，這些技術可以快速自動地編碼和處理量子資訊。
在20世紀下半葉，計算機迅速改變了社會的方方面面，改變了我們對宇宙和自身的理解。我們認為它們是實現這一目標的終極工具，但我們錯了。科學家現在認為，終極機器是量子計算機，其全部潛力尚待實現。確定量子計算機何時會變得普及以及它們將解決哪些問題，是一項水晶球式的預測。但是，我們已經知道它們可以解決一小部分問題，例如分解數字、搜尋資料庫或模擬化學反應。如果您有這樣的問題，您可能正需要一臺量子計算機。您會喜歡它的；另一方面，愛因斯坦會討厭它。