信息，看似抽象，却无处不在。

1948 年，数学家香农在其论文中给出了一个被广泛认可的定义：信息是用来消除随机不定性的东西。

为了更好地理解这一定义，让我们想象一个简单的场景：有一个盒子，里面放着一枚硬币，在打开盒子之前，我们无法确定硬币是正面朝上还是反面朝上，此时硬币的状态存在两种可能性，我们处于一种不确定的状态。

而当我们打开盒子，眼睛接收到从硬币反射出来的光信号，这个光信号携带了硬币状态的信息，瞬间消除了我们对硬币正反面的不确定性，我们得到了一个确定的结果。这就是信息的神奇之处，它能够减少我们对事物状态的未知。

在通讯领域，信息更是核心要素。如果一个过程没有涉及信息的传递，那么它就不能被称为通讯。而信息传递需要借助介质，如光、声音、引力波等。这些介质的传播速度都有一个上限，即光速。因此，信息传递的速度也无法超越光速，这是由我们所处的物理世界的基本规律所决定的。

但是，量子世界里的量子纠缠，速度远超光速，能用来传播信息吗？

首先，什么是量子纠缠？

以我们熟悉的硬币为例来通俗理解量子纠缠。

假设有一个盒子里装有两个硬币，在打开盒子之前，它们的状态组合有四种可能：正正、正反、反正、反反。

电子，作为微观世界的基本粒子，与硬币有相似之处，它有上旋和下旋两种状态。当一个盒子里有两个电子时，在未观察之前，它们的状态组合也有类似的四种可能。

然而，电子的特殊之处在于，当两个电子靠得足够近时，它们之间会发生一种奇妙的变化。它们会释放出一个光子，同时进入一种特殊的状态 —— 纠缠态。

处于纠缠态的两个电子，其状态不再是各自独立的四种可能，而是变成了只有两种可能：要么一个上旋，另一个下旋；要么一个下旋，另一个上旋，也就是说两个电子的状态必定是相反的。

更为神奇的是，即使将这两个处于纠缠态的电子分开，放置到相距很远很远的地方，它们之间的这种特殊关联依然存在。当我们对其中一个电子进行测量，发现它处于上旋状态时，根据纠缠态的特性，我们马上就能指导，在遥远另一个地方的那个电子必定是下旋状态。

需要注意的是，在宏观世界中，我们认为在观察之前，硬币的状态已经客观存在，只是我们不知道而已。但在微观的量子世界里，电子在测量之前并不具有一个确定的客观状态，它处于上旋和下旋的叠加状态中，是测量这一行为赋予了它一个确定的状态。

并且，一旦对处于纠缠态的电子进行测量，它们之间的纠缠态就会被打破，变成两个完全独立的电子。量子纠缠不仅存在于电子之间，光子、中子等其他微观粒子也同样可以产生量子纠缠现象。尽管量子纠缠现象看起来十分神奇，甚至违背了我们的直觉，但大量的实验已经证实了它的存在。

量子纠缠无法用于实现超光速信息传递。原因很简单，无论我们针对 A 电子实施何种操作，身处 B 电子附近的人都全然无法察觉。他们既无从知晓我们是否对 A 进行了测量，也无法得知我们对 A 开展的其他任何操作。不管我们对 A 做了怎样的动作，B 处的人在对 B 进行测量时，得到上旋结果的概率始终为一半，得到下旋结果的概率同样为一半。整个过程中，不存在任何能够借助这两个电子进行传递的信息 。

下面再讲讲量子通讯。

量子通讯，严格来说应该称为量子加密通讯，它是利用量子力学原理来实现信息的安全传输，为信息安全领域带来了革命性的突破。

在传统的通讯过程中，为了保证信息的保密性，我们常常对信息进行加密处理。其基本原理是发送方（A）和接收方（B）拥有一个共同的密钥，A 利用这个密钥将信息进行加密，转化为一段密文后发送出去。即使信息在传输过程中被他人截取，由于没有密钥，截获者也无法得知信息的真实内容。

而 B 收到密文后，使用手中的密钥将其解密，从而获取原始信息。然而，经典的加密通讯方式存在一个严重的问题，那就是密钥有可能被破解或通过其他途径泄露，一旦密钥被敌人获取，通讯内容就会完全暴露，失去保密性。

量子加密通讯则不同，它从理论上为我们提供了一种无法被破解的通讯方式，能够实现绝对的安全。量子加密通讯主要依赖两条传输通道：一条用于传递纠缠粒子对（通常是纠缠光子），另一条则利用电磁波来传输经典信息。具体的通讯过程如下：

生成密钥：A 和 B 首先依次接收纠缠光子对，并对其进行处理。他们通过一组随机生成的偏振片，观察光子是否能够通过，从而得到一组数据。

对比偏振片信息：A 和 B 通过经典信息传输途径，互相将自己所使用的偏振片组信息传递给对方。在这个过程中，双方会舍弃那些使用偏振片不同的数据，最终 A 和 B 就能得到一组完全相同且只有他们自己知道的密钥。

验证安全性：B 将所得到密钥的一部分发送给 A，A 对这部分密钥进行检测，如果与自己手中的密钥相符，那么就可以证明在这个通讯过程中没有其他人进行监听，两边的数据是有效的。

这一步的原理基于量子力学中粒子的量子状态不可复制的特性。在量子通讯中，一旦有人拦截了本应发给 B 的纠缠光子，由于无法复制出完全相同的一列光子发给 B，那么在第三步中，A 就会发现 B 发送的数据与自己手中的数据不相同，从而立刻察觉有人在监听。

传输信息：A 将想要传递的信息通过之前生成的密钥加密成密文，再通过经典信息传输途径发送给 B，B 收到密文后用密钥进行解密，最终得到 A 发送的原始信息。

需特别说明的是，经典通讯与量子通讯在安全性方面存在显著差异。

在经典通讯模式下，存在这样一种安全隐患：我能够截取原本应发送给 B 的信息，随后伪造出与原信息毫无二致的内容再转发给 B。在这种情况下，A 和 B 难以察觉信息已被监听。

而量子通讯则截然不同。由于粒子的量子状态无法被复制，一旦有人试图拦截本应发送给 B 的纠缠光子，便会陷入困境，因为他无法复制出与原光子序列完全相同的一列光子并发送给 B。如此一来，在后续步骤中，A 会发现 B 反馈的数据与自身持有的数据存在差异，进而能够立刻察觉有人在进行监听行为。

所以，从理论层面来讲，量子加密通讯具备极高的安全性，几乎无法被破解，能够实现近乎绝对的安全保障。

还有更神奇的量子隐形传输。

量子隐形传输，这个听起来充满科幻色彩的概念，实际上是量子力学领域中一项极具前瞻性的研究方向。

它就如同科幻影视剧中的传送装置，能够实现物体或信息在瞬间的远距离传输。以传输人为例（虽然从实际操作角度来看，目前还面临着巨大的挑战，但从理论上是可行的），其过程大致如下：

在 A 处和 B 处分别准备大量相互纠缠的粒子。当 A 处的人（或物体）与 A 处的纠缠粒子相互作用时，根据量子学定律，人（或物体）会被摧毁，同时产生一系列数据。这些数据通过经典信息传输途径以光速传到 B 处。在遥远的 B 处，利用当地的纠缠粒子和从 A 处传过来的数据，就可以生成一个与 A 处完全相同的人（或物体）。这个新生成的人（或物体）拥有原来那个人（或物体）所有的记忆和意识，仿佛自己瞬间从 A 处 “瞬移” 到了 B 处。

从更专业的角度来看，量子隐形传输是一种能够将 A 处粒子的量子态传输给 B 处另一个粒子的技术。为了便于理解，我们以一个已知状态的粒子（比如上旋的电子）为例来介绍其基本过程：

准备纠缠粒子对：在 A 和 B 两处分别放置一对纠缠的电子，将 A 处的纠缠电子与需要传输状态的电子放在一起。

进行测量：对 A 处这两个挨着的电子进行测量，但并非直接测量它们各自的状态，而是测量它们两个的状态是相同还是不同。

根据测量结果操作：如果 A 处两个粒子的状态是相同的，那么 A 处发送信息让 B 处的人用磁场将纠缠粒子旋转，这样 B 处的纠缠粒子就会变成上旋状态；如果 A 处两个粒子的状态是相反的，A 处则发出信息告诉 B 处的人不用做任何操作，此时 B 处的纠缠粒子本身就是上旋状态。

对于一个不知道量子态的电子，同样可以实现无损地把它的量子态传输给 B 处的某个电子，只是过程要复杂得多。之所以将这一过程称为隐形传输，是因为在这个过程中需要传输的信息（比如让 B 处进行旋转操作或者不操作的指令）对于 B 以外的人来说是完全没有意义的，无法从中获取任何有用信息。只有拥有另一个纠缠粒子的 B，才能根据这些信息，结合自己手中的纠缠粒子，实现量子态的传输。