量子糾纏態是什麼?就是被提前定義捆綁好了的很多單態。用兩個粒子為例,假如有兩個電子,一個自旋向上(自旋 +1/2),用 |+1> 表示, 一個向下(自旋 -1/2),用 |-1> 表示,若他們組和在一起,共有四種種可能性,即 |+1>*|+1>, |-1>*|-1>, |+1>*|-1>, |-1>*|+1>。注意,這是根據幾率假設所定義的態,在這個定義中,兩個單電子間只考慮了空間,並沒有涉及時間的問題。而這個時間正是愛因斯坦所質問的信息傳輸速度問題。
那麼糾纏的量子態是如何傳遞信息的呢?在製備態的的時候,我們可以提前知道的是製備後的總結果,如總自旋是多少,對於兩個電子而言,總自旋為 1(自旋都朝上), 總自旋為 -1(自旋都朝下),或總自旋為0,根據幾率假設,製備好的態有、只有三個: 1)|+1>*|+1>, 2). |-1>*|-1>, 3)|+1>*|-1> + |-1>*|+1>。第三個態是加在一起的,因為根據幾率假設,單個電子的自旋是兩種可能性的疊加。製備好了的態就是一個黑匣子,是我們傳輸信息的工具。
那麼信息是怎樣傳遞的呢?以第三個態為例,假如兩個電子距離非常遠,並且分別和在兩個人(A 和 B)旁邊。因為距離很遠兩個人相互看不見,如果沒有態的話,他們之間是沒有關係的,有了這個糾纏的態之後,當A手裡拿着一個自旋向上的電子後,他想要告訴B說我拿的是向上的電子,怎麼告訴,他可以拿他的電子對自己旁邊的這個單態作用一下,作用以後,瞬間糾纏態叫崩塌了,在B那裡的態就被顯明了,突然 B 這裡的單態不再是幾率的疊加了,就只有自旋向下的狀態了。那麼B看到自己的態顯明了之後,就知道了 A 手裡所拿的電子是什麼了。這就是信息在兩地之間的傳遞了。這就是量子信息傳遞的基礎。
注意,這裡傳遞的時候,因為在定義糾纏態的時候沒有涉及時間,只有空間。而且量子態的幾率假設要求,當兩個電子處於糾纏態時,一邊顯明的同時,另一邊必須立馬同時顯明。那麼不同的地方之間,黑匣子裡面的兩個電子又是如何知道對方已經被顯明了呢?他們之間是靠什麼傳遞的這個信息呢?愛因斯坦認為信息的傳遞必須有介質,可以超光速,但總得有一個速度,絕對不能同時。這就是量子力學奇怪的地方了。也有人說這就是量子力學的“量子性”,但這種說法是很不讓人放心的。
顯然,第一第二兩個態是不能傳遞信息的 (或者說對信息的傳遞而言,是沒有意義的)。