量子世界很神奇，例如在量子通訊中起著重要作用的“量子糾纏”，曾被愛因斯坦等科學(xué)家叫做“幽靈般的超距離作用”。英國科學(xué)家、諾貝爾化學(xué)學(xué)獎獲得者弗蘭克·維爾切克曾用《格林童話》中《兩兄弟》故事打比方：“量子糾纏”就像一對有“心靈感應(yīng)”的胞胎，長得分不清彼此；她們也心靈相通，雖然天各一方量子計算和量子通訊，父親有難，姐姐即刻得悉。
量子糾纏是一種違背精典化學(xué)常識的量子現(xiàn)象。量子熱學(xué)預(yù)言說，可以制備一種兩粒子共同的量子態(tài)，其中每位粒子狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系不能被精典理論所解釋，稱為量子關(guān)聯(lián)，這樣的態(tài)稱為兩粒子量子糾纏態(tài)。愛因斯坦的“相對論”指出：互相作用的傳播速率是有限的，不小于光速。可是，假如將處于糾纏態(tài)中的兩個粒子分開很遠(yuǎn)，當(dāng)我們完成對一個粒子的狀態(tài)進(jìn)行檢測時，任何互相作用都來不及傳遞到另一個粒子上。按道理講量子計算和量子通訊，另一個粒子由于沒有遭到擾動，這時狀態(tài)不應(yīng)當(dāng)改變。并且這時另一個粒子的狀態(tài)遭到關(guān)聯(lián)關(guān)系的阻礙，早已發(fā)生了變化。這一現(xiàn)象被愛因斯坦稱為“詭異的互動性”。它雖然違背了愛因斯坦的“定域因果論”，因而量子糾纏態(tài)的關(guān)聯(lián)被稱為非定域的量子關(guān)聯(lián)。量子糾纏，指的就是兩個或多個量子系統(tǒng)之間的非定域的量子關(guān)聯(lián)。量子糾纏的非定域、非精典性已由大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所否認(rèn)。科學(xué)家覺得，這是一種“神奇的力量”，可成為具有超級估算能力的量子計算機(jī)和量子保密系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實(shí)際上，科學(xué)家們發(fā)覺量子糾纏還有好多奇妙的應(yīng)用，可以在許多領(lǐng)域中突破傳統(tǒng)技術(shù)的極限。
魔法般的量子估算
量子糾纏還有一個更了不起、但也更遙遠(yuǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域：量子估算。傳統(tǒng)計算機(jī)離它的理論極限恐怕早已不遠(yuǎn)，其中既有化學(xué)學(xué)造成的硬件局限，也有算法方面的軟件局限。
對一些運(yùn)算量非常巨大的問題，傳統(tǒng)計算機(jī)須要消耗的時間長到人類等待不起，甚至宇宙都等不起，目前看來量子計算機(jī)是惟一可能的出路，它會比傳統(tǒng)計算機(jī)快億萬倍。傳統(tǒng)計算機(jī)算法基礎(chǔ)是0或1的狀態(tài)，而量子計算機(jī)則可以實(shí)現(xiàn)“既是1又是0”，多個糾纏在一起的量子比特能同時實(shí)現(xiàn)指數(shù)級別遞增的運(yùn)算威力，輕易碾壓傳統(tǒng)并行估算。其實(shí)，研究還處在十分基礎(chǔ)的階段，好多問題尚待解答：用哪些制做量子比特？如何讓它們維持那脆弱而短暫、特別容易受到干擾的量子態(tài)？如何對它們進(jìn)行編程？制造量子計算機(jī)是不是須要有別于傳統(tǒng)計算機(jī)的全新思路？用傳統(tǒng)計算機(jī)發(fā)展歷史來比擬的話，量子估算大約處于還在研制真空管的時代，讓我們等待吧……